- •1.2 Очистные работы в структуре технологии добычи угля подземным способом и их общие характеристики
- •1.3 Основные направления совершенствования очистных работ
- •Вопросы для самоконтроля по теме 1
- •Условия залегания угольных пластов и их влияние на очистные работы
- •2.1 Характеристики угольных пластов
- •2.2 Усложняющие очистные работы природные опасности
- •2.3 Строение вмещающих угольные пласты пород и их классификация по устойчивости и обрушаемости
- •2.4 Природная трещиноватость пород и угля
- •2.5 Геологическая нарушенность углевмещающего массива
- •Геометрические параметры очистной выработки
- •3.1 Общие понятия об очистной выработке и ее размеры
- •3.2 Расположение сопряженных с лавой подготовительных выработок
- •3.3 Форма очистного забоя
- •Лекция 4. Положение очистной выработки в пространстве
- •4.1 Направление выемки пласта
- •4.2 Ориентация очистной выработки относительно основной системы природной трещиноватости кровли и разрывных геологических нарушений
- •Лекция 5. Процессы механизированной выемки угля
- •5.1 Общие сведения о выемке угля
- •5.2 Конструктивно-технологические особенности угольных комбайнов
- •Лекция 6 узкозахватные угольные комбайны для выемки тонких и средней мощности угольных пластов
- •6.1 Комбайны для выемки пологонаклонных пластов
- •6.2 Комбайны для выемки тонких крутых и крутонаклонных пластов
- •6.3 Требования правил технической эксплуатации и безопасности при комбайновой выемке угля
- •6.4 Состав работ при комбайновой выемке угля и ее производительность
- •Вопросы для самоконтроля по теме 6
- •Лекция 7 процессы транспортировки угля в лаве
- •7.1 Самотечный способ транспортировки
- •7.2 Общие сведения о конструктивно-технологических особенностях скребковых конвейеров
- •7.3 Типы разборных переносных скребковых конвейеров
- •7.4 Типы передвижных скребковых конвейеров
- •7.5 Схемы передвижки скребковых конвейеров в лаве
- •7.6 Производительность лавных скребковых конвейеров
- •Вопросы для самоконтроля по теме 7
- •Лекция 8 струговая выемка угля
- •8.1 Общие сведения
- •8.2 Конструктивно-технологические особенности струговых установок для выемки тонких пологонаклонных угольных пластов
- •8.3 Производительность струговой выемки угля и состав работ
- •8.4 Требования правил технической эксплуатации и безопасности при струговой выемке угля
- •Вопросы для самоконтроля по теме 8
- •Лекция 9 гидравлический способ выемки угля
- •9.1 Общие сведения
- •9.2 Рабочие процессы и меры безопасности при гидравлической выемке тонких пологонаклонных угольных пластов
- •10.2 Конструктивно-технологические характеристики стоек индивидуальной призабойной крепи
- •10.3 Выбор типоразмера металлических стоек индивидуальной призабойной крепи
- •10.4 Верхняки рамной индивидуальной призабойной крепи и рабочие операции при их навеске
- •10.5 Конструкции рам индивидуальной призабойной крепи и схемы их размещения в лаве
- •10.6 Требования правил безопасности при возведении индивидуальной крепи в очистной выработке
- •Вопросы для самоконтроля по теме 10
- •11.1.1 Посадочные крепи
- •11.1.2 Технологические схемы и рабочие операции при посадке кровли в лавах пологонаклонных пластов
- •11.2 Управление кровлей плавным опусканием
- •11.3 Расчет сопротивления стоек индивидуальной крепи в лаве
- •Вопросы для самоконтроля по теме 11
- •Лекция 12 процессы управления кровлей в лавах с применением оставляемых в выработанном пространстве опорных сооружений
- •12.1 Закладочные работы при управлении кровлей в лавах
- •12.1.1 Управление кровлей в лавах пологонаклонных пластов
- •12.1.2 Управление кровлей в лавах крутонаклонных и крутых пластов
- •12.2 Комбинированные способы управления кровлей в лавах
- •12.2.1 Управление кровлей удержанием на кострах
- •12.2.2 Управление кровлей удержанием на целиках
- •Вопросы для самоконтроля по теме 12
- •Лекция 13 рабочие процессы в концевых участках лав
- •13.1 Общие сведения о концевых операциях в лаве
- •13.2 Выемка ниш и самозарубка комбайнов
- •13.3 Крепление концевых участков лав и их сопряжений с подготовительными выработками
- •13.4 Возведение охранных сооружений
- •13.4.1 Охрана подготовительных выработок пологонаклонных пластов
- •13.5 Вспомогательные концевые операции
- •Вопросы для самоконтроля по теме 13
- •14.2 Передвижка секций механизированных крепей в лаве
- •14.3 Надежность механизированного управления горным давлением в лаве
- •14.3.1 Отказы механизированной крепи
- •14.3.2 Предотвращения опрокидывания и сползания секций механизированной крепи в лаве
- •14.3.3 Мероприятия до первичной посадки массива кровли
- •15.1.1 Механизированные комбайновые комплексы
- •15.1.2 Механизированные струговые комплексы
- •15.2 Механизированные комплексы и агрегаты для выемки тонких крутых пластов
- •Вопросы для самоконтроля по теме 15
- •Лекция 16 комплектование механизированного очистного оборудования
- •16.1 Обоснование выбора очистного механизированного комплекса для выемки тонких и средней мощности пологонаклонных угольных пластов
- •16.2 Механизированные крепи сопряжений
- •16.3 Вспомогательные средства и оборудование механизированных очистных комплексов
- •Вопросы для самоконтроля по теме 16
- •17.3 Состав и организация очистных работ при выемке тонких угольных пластов
- •Вопросы для самоконтроля по теме 17
- •18 Процессы выемки весьма тонких угольных пластов без постоянного присутствия людей в очистном забое
- •Вопросы для самоконтроля по теме 18
- •19.2 Выемка угля короткими очистными забоями
- •Вопросы для самоконтроля по теме 19
- •Заключение
- •Перечень использованных источников
13.4 Возведение охранных сооружений
13.4.1 Охрана подготовительных выработок пологонаклонных пластов
Состав и последовательность выполнения работ при возведении опорных сооружений (ограждений) в полосе концевого участка лавы зависят от способов охраны прилегающих к лаве подготовительных выработок, которые характеризуются конструкциями этих опор и их размерами, с учетом временного поддержания тупика подготовительной выработки, погашаемого вслед за лавой, или необходимости длительного ее поддержания для повторного использования.
Для временного поддержания сопряженных с лавой подготовительных выработок в зависимости от вынимаемой мощности пласта используются ряды деревянных ограждений: кустов, костров, бутокостров, органки, кусто-костров, возводимых в охранной полосе концевого участка лавы с определенной плотностью на некотором удалении от выработки. Возведение вышеперечисленных охранных опор для временного поддержания выработки производится вручную с отставанием от очистного забоя согласно "Паспорту...".
В ручную также возводятся и породные полосы для охраны повторно используемых выработок (рис. 13.15).
Рисунок 13.15 —
Схема размещения породной полосы для
охраны транспортного ходка; 1 —
бутовая выработка; 2 — породная полоса
со стенкой из крупных кусков; 3 —
оконтуривающая органка; 4 — проход
Работы по возведению охранной породной полосы аналогичны тем, которые выполняются при возведении породных полос в лаве при способах управления кровлей с применением частичной закладки и частичного обрушения. Подрывка пород в бутовых выработках производится буровзрывным способом. Категории пород по буримости зависят от коэффициента их крепости и определяются затратами основного (чистого) времени (мин.) на бурение 1 м шпура и типа бурового средства. В частности для пород в пределах коэффициентов их крепости 2,5-7,5 при бурении ручным электросверлом предел скорости бурения составляет 2,01-7,3 м/мин.
Породные полосы для охраны выработок, проводимых вслед за лавой, как правило, возводятся с помощью скреперных закладочных установок (рис. 13.16), состоящих из скреперной лебедки, скрепера и обводных блоков.
Рисунок
13.10 – Схема
возведения породной полосы закладочной
установкой при проведении штрека
вслед за подвиганием лавы: 1 -
закладочная
установка со скреперной лебедкой
2, стрелой и отклоняющими блоками 3; 4 -
породный забой штрека; 5 - упорная
стойка; 6 - распорное устройство; 7
—обводной блок; 8 - скрепер; 9 - прогон;
10- канат
Общий вид скреперной лебедки типа ЛСУ и ее технические характеристики представлены соответственно на рисунке 13.17 и в таблице 13.5, а скрепера - на рисунке 13.18.
Состав работ при возведении породной полосы с применением скреперной закладочной установки:
- подрывка буровзрывным способом кровли в забое подготовительной выработки;
- передвижка и установка обводного блока в лаве;
- скреперование отбитой породы (управление скрепеной лебедкой);
- возведение рамной крепи в подготовительной выработке;
- зачистка оставшейся породы вручную;
- раскрепление, передвижка, установка и крепление закладочной установки.
Рисунок 13.17 –
Общий вид скреперной лебедки типа ЛСУ
Таблица 17.5 - Технические характеристики шахтных скреперных лебедок
типа ЛСУ
Наименование параметра и единица его измерения |
Количественное значение параметра типа лебедки |
||||
18,5ЛСУ-2С |
30ЛСУ-2С |
30ЛСУ-2П |
55ЛСУ-2С |
55ЛСУ-2П |
|
Мощность двигателя, кВт |
18,5 |
30 |
30 |
55 |
55 |
Средняя скорость каната, м/с: - рабочего хода - холостого хода |
1,28 1,78 |
1,30 1,77 |
1,60 1,80 |
1,46 2,00 |
1,60 2,00 |
Среднее тяговое усилие на рабочем канате (не менее), кН |
15700 |
27500 |
35000 |
44000 |
45000 |
Диаметр рабочего каната (не менее), мм |
14 |
15 |
15 |
19,5 |
19,5 |
Канатоемкость рабочего барабана (не более), м |
50 |
90 |
100 |
100 |
100 |
Габаритные размеры, мм: - длина - ширина - высота |
1635 695 665 |
2000 1015 940 |
1670 1200 1000 |
2480 1015 1000 |
1780 1200 1000 |
Масса (не более), кг |
770 |
1420 |
2300 |
2270 |
2480 |
Рисунок 13.18 –
Общий вид скрепера для закладки породы
в бутовую полосу
Крепление обводного блока в лаве должно быть надежным. Одна из схем установки этого блока с упорной металлической клиновой стойкой показана на рисунке 13.19.
Возможны и другие способы крепления обводных блоков в зависимости от высоты закладочного пространства, шага закладки (обычно 0,8 или 1,6 м) и схема скреперования (рис. 13.20), где: 1 и 2 - блоки подвесные соответственно одинарный и спаренные; 3 - отрезок круглозвенной цепи; 4 - зацепное приспо-
собление; 5 - анкер; 6 - канат; 7 - тумба ОКУ; 8 - породная полоса.
Высокая степень механизации закладочных работ при возведении охранных породных полос достигается с помощью комплекса "Титан", общая технологическая схема применение которого представлена на рисунке 13.21, где: 1 - "Титан" с загрузочным устройством 2; 3 - перегружатель; 4 - компрессор; 5 - трубопровод разборный; 6 - сетка ограждения; 7 - породная охранная полоса шириной 16 с шагом закладки 13
Рисунок 13.19- Схема крепления обводного блока, устанавливаемого в нижней части закладываемой с помощью скреперной установки породной полосы на концевом участке лавы: 1 — якорная клиновая стойка; 2 - клин распорный; 3 - замковой пояс; 4 - сцепка вагонетки; 5 - отрезок скребковой цепи;
6 - обводной блок
.
Рисунок 13.20 - Схемы крепления отклоняющих блоков скреперной закладочной установки: а – в лаве; б – в проводимой за лавой выработке
Рисунок 13.21 — Технологическая схема возведения охранной породной полосы механизированным закладочным комплексом типа "Титан "
Техническая характеристика закладочного комплекса типа "Титан" представлена в таблице 13.6 а общий вид в усовершенствованном исполнении "Титан-1М-01" - на рис. 13.22 [33].
Таблица 13.6 - Техническая характеристика закладочного комплекса типа
"Титан"
Параметр и единица его измерения |
Количественное значение параметра типа комплекса |
||
"Титан-1" |
"Титан-IM" |
"Титан-Ш-01" |
|
Производительность, м3/мин. |
0,333-1,000 |
0,333-1,000 |
0,333-1,333 |
Средняя производительность, м3/мин. |
0,666 |
0,666 |
0,833 |
Дальность транспортирования (м) при производительности, м3/мин. 0,333 |
80 |
100 |
150 |
0,666 |
60 |
75 |
* |
1,000 |
40 |
50 |
* |
1,333 |
* |
* |
80 |
Количество компрессоров |
1 |
1 |
2 |
Производительность компрессора, приведенная к начальным условиям, м7с |
0,73±0,1 |
0,73±0,1 |
0,93±0,1 |
Номинальное конечное избыточное давление, развиваемое компрессором, МПа |
0,100 |
0,100 |
0,125 |
Номинальный внутренний диаметр пневмозакладочного трубопровода, мм |
170 |
170 |
195-207 |
Суммарная номинальная мощность, кВт: приводов комплекса привода компрессора |
185 110 |
312 11О |
532 220 |
Масса, кг: комплекса компрессора |
35000 4200 |
42000 6400 |
66000 6400 |
*Не определено
Рисунок 13.22 - Общий вид комплекса "Титан-1 M-01"
Порода для закладки комплексом "Титан" может доставляться как из вне, так и от проводимой вслед за лавой выработки, у которой погрузка отбитой породы производится породопогрузочной машиной и доставляется скребковым конвейером к перегружателю.
При выкладке породной полосы комплексом "Титан" ручные работы полностью не устраняются. Последние, прежде всего, связаны с монтажом-демонтажом и переноской закладочного трубопровода, а также установкой сетки или других оградительных средств. Шаг закладки обычно двукратен ширине захвата комбайна и составляет 1,6 м. К недостаткам этой технологии закладки следует отнести высокое пылеобразование.
В качестве ограждения для охраны прилегающих к лаве выработок используются блоки железобетонных тумб (БЖБТ), которые обладают ограниченной податливостью. Схемы размещения БЖБТ, количество их рядов и конструктивных особенностей зависят от типа подрывки боковых пород и их устойчивости. На рисунке 13.23 представлена одна из разновидностей схем размещения БЖБТ, состоящей из двух сплошных их рядов и податливого слоя деревянного (или другого) материала на контакте с кровлей, когда шаг подвигания очистного забоя составляет 0,8 м.
Состав и последовательность выкладки БЖБТ на концевом участке лавы:
- контроль за состоянием кровли и крепи;
- зачистка места выкладки блоков;
- высаживание вручную блоков на породный уступ с подошвы выработки;
- доставка блоков к месту их выкладки;
Рисунок 13.23 - Ограждение из БЖБТ для охраны выработки: а - схема размещения; б - блок железобетонный: 1 - двухрядное сплошное
ограждений из БЖБТ; 2 — слой из податливого материала; 3 - органная крепь; 4 - арматура; 5 - проволочная ручка
- укладка блоков в тумбу;
- выкладка податливого слоя из древесины (чаще из использованного крепежного материала).
Основным недостатком способа охраны выработок с использованием БЖБТ является его высокая трудоемкость.
С целью значительного сокращения ручных работ по выкладке охранного ограждения из БЖБТ используется технология механизированного возведения литых полос из быстротвердеющих материалов. Сущность этой технологии заключается в том, что вдоль выработки по мере подвигания очистного забоя на некотором удалении от породного уступа кровли или почвы в межопалубочное пространство доставляется быстротвердеющая смесь материалов (бетон), которая после затвердевания образует охранную полосу (ограждение) (рис. 13.24).
Рисунок 13.24- Технологическая схема возведения литой полосы из твердеющих материалов для охраны прилегающей к лаве выработки
Для возведения литой полосы (см. рис. 13.24) используется следующее оборудование: 1- нагнетательный аппарат; 2 - нагнетательный став; 3 - став подачи воды; 4 - смеситель; 5 - установка загрузочно-смесительная; 6 - эстакада для загрузки контейнеров с материалами; 7 - контейнер; 8 - платформа; 9 - лебедка; 10 - литая полоса, которую обслуживают четверо рабочих.Возможны и другие технологии возведения литых полос, в том числе из других твердеющих материалов (фосфогипса, пенобетона и др.) В качестве опалубки могут также использоваться механизированные передвижные их конструкции.
13.4.2 Охрана подготовительных выработок крутых пластов Процессы возведения временных или постоянных (на время эксплуатации) сооружений для охраны штреков при выемке тонких и средней мощности крутых пластов определяют прежде всего способы выемки угля и
управления кровлей, а также технические возможности механизации этих процессов.
Для охраны откаточных штреков с целью их повторного использования в качестве естественных охранных средств чаще применяют угольные целики различных размеров (рис. 13.25, а). Работы по формированию этих целиков осуществляются путем опережающей очистной забой 1 выемки угля отбойными молотками в магазинном уступе 2 и при проведении печей 3. Над краевой частью каждого угольного целика со стороны лавы сооружаются деревянные откосы для направления отбитого угля в печь и через люк на откаточный штрек в вагонетки. Могут также возводиться искусственные сооружения (см. рис. 13.25, б).
Д
Рисунок
13.25 - Паспорта охраны откаточных штре-ков
с использовани-ем: а - угольных це-ликов;
б – искусст-венных сооружений: 1 - лава;
2 – магазин-ный уступ; 3 - печь; 4 -
направляющие откосы; 5 - органка; 6 —
костры;
7 — кустокостры
На практике все чаще применяются комбинированные способы охраны прилегающих к лаве выработок для повторного их использования опорами переменной жесткости как по ширине охранной полосы, так и в направлении подвигания очистного забоя, или эта выработки вслед за подвиганием лавы погашаются.
Условные обозначения средств охраны, изображаемые на "Паспорте выемки угля, крепления и управления кровлей в лаве..." представлены в таблице 13.7 [9].
Рисунок
13.26 –
Пас-порта
охраны венти-ляционного штрека крутого
пласта с применением: а
-
породной
полосы; б-угольных целиков; в -
кустокостров:
1 – породная полоса; 2 - костры; 3 - целик
угольный; 4 ~ органка; 5 - кустокостры; 6
-
блоки
рабочего и поддерживающего канатов
В качестве вспомогательных мер, направленных на повышение эффективности охраны и поддержания выработок, могут применяться различные способы локальной разгрузки массива за их контуром, включая отсечку, зависающей над ограждением труднообрушаемой кровли, а также упрочнения боковых пород.
Таблица 13.7 - Условные графические изображения средств охраны прилегающих к лаве выработок