Е.А. Бобер Подземная разработка пластовых месторождений. Методические указания по лабораторным занятиям для студентов, обучающихся по направлению 550600 (часть 2)

10

Эксплуатационная производительность Qэ (т/смену), определяемая с учетом всех непроизводительных затрат времени в забое, равна

Qэ = 60 Qт Тсм Км,

где Тсм – продолжительность смены, ч; Км – коэффициент машинного времени, учитывающий непрерывность работы комбайна при его эксплуатации в конкретных условиях.

Производительность выемочной машины определяет нагрузку на очистной забой и уровень технико-экономических показателей.

На угольных шахтах для доставки угля в длинных очистных забоях на пологих и наклонных пластах применяют скребковые конвейеры. Они получили широкое распространение, так как относительно просты по конструкции, пригодны к тяжелым условиям эксплуатации, приспособлены для работы с очистными комбайнами, стругами и механизированными крепями, являются базой современных очистных механизированных комплексов.

Скребковые конвейеры должны удовлетворять следующим требованиям: производительность должна быть выше максимальной производительности выемочной машины; обеспечение нормальной погрузки угля на штрековый перегружатель или конвейер; минимальная высота става конвейера со стороны забоя; обеспечение погрузки угля с почвы пласта при передвижке конвейера к забою; высокая надежность в работе.

Скребковый конвейер (рис.1.4) состоит из верхнего и нижнего металлического желобов, по которым перемещается бесконечная цепь со скребками, состоящая из грузовой и порожняковой ветвей. По концам конвейера располагаются приводная и натяжная головки. Желоб конвейера собирают из отдельных секций (рештаков), соединяемых быстроразъемными замками. Цепь конвейера легко разбирается на отдельные отрезки. Благодаря этому конвейерный став можно быстро разобрать или собрать на новом месте, укоротить или удлинить его.

Скребковые конвейеры, применяемые для транспортирования угля в лавах, необходимо периодически перемещать вслед за подвиганием очистного забоя. Перемещение скребковых конвейеров может быть двояким: путем полной разборки на части, переноски их на новое место и сборки; путем передвижки конвейера без разборки или по всей его

11

длине или последовательно частями за счет изгиба конвейерного става в горизонтальной плоскости.

Скребковые конвейеры, предназначенные для транспортирования угля вдоль забоя, подразделяют на четыре типа: СП – передвижные изгибающие (одно-, двух- и трехцепные); СР – разборные переносные двухцепные; С – разборные переносные одноцепные; СК – разборные переносные одноцепные с консольно-расположенными скребками (ветви рештачного става расположены в горизонтальной плоскости). Максимальные показатели некоторых типов конвейеров представлены в табл. 1.2.

Рис.1.4. Схема передвижного скребкового конвейера:

1-головной привод; 2 – натяжной привод; 3,5 – головной и хвостовой рештаки; 4 – рештачный став; 6- скребковая цепь; 7- лемех для зачистки почвы в забое от угля; 8 – направляющая для комбайна; 9,10 - борта для кабелеукладчика

Скребковые конвейеры могут комплектоваться двумя или четырьмя двигателями. В последнем случае двигатели устанавливают по два в головной и хвостовой частях конвейера.

Передвижные конвейеры оборудуют подборщиком угля, оставшегося на почве пласта за комбайном. Применяют как с индивидуальными, так и с механизированными крепями при углах падения до 35° .

12

Достоинства скребковых конвейеров: высокая прочность конструкции; небольшая высота погрузки; возможность движения выемочной машины по ставу конвейера, а также механизированной передвижки конвейера гидродомкратами без разборки; возможность изменения направления грузопотока. Вместе с тем скребковые конвейеры имеют ряд недостатков, основными из которых являются: быстрый износ желобов, цепей и скребков вследствие трения перемещаемого по желобу угля, особенно с увеличением его абразивности; возможность заклинивания цепей на звездочках ; высокий расход энергии; значительное измельчение угля; ограничение возможности удлинения одного става и повышения производительности.

Таблица 1.2 Краткая характеристика скребковых конвейеров

Показатели		Тип конвейера
	С53МУ	СР72	СПЦ261	СПЦ271
Производительность, м/ч	210	600	500	700
Скорость движения цепи, м/с	1,07	0,95	1,0	1,0
Длина в поставке, м	150	200	250	250
Мощность привода, кВт	45	55х4	200х2	200х2
Высота погрузки, мм	270	200	260	260

Порядок выполнения работы:

-изучить основные теоретические положения по схемам и технологическим характеристикам средств механизации очистных работ;

-по условиям индивидуального задания выбрать средства выемки и доставки угля в комлексно - механизированном очистном забое.

Контрольные вопросы

1. Дайте характеристику очистным работам и очистной выемке.

2. Назовите схемы и расскажите сущность выемки угля в очистных забоях.

13

3.Дайте характеристику средствам выемки угля в очистных забоях.

4.Дайте характеристику технологическим схемам выемки угля.

5.Перечислите требования, предъявляемые к исполнительным органам комбайнов.

6.Какие факторы оказывают влияние на производительность очистного комбайна?

7.Назовите средства доставки угля в длинных очистных забоях

8.Достоинства и недостатки скребковых конвейеров как средств доставки угля

Лабораторная работа № 2

Крепь очистных выработок

Цель работы : изучение крепей очистных забоев и их технологических параметров.

Теоретические положения о креплении очистных выработок

Крепление очистных забоев является одним из основных рабочих процессов при подземной разработке угольных месторождений.

Крепь очистных выработок – это искусственное сооружение, возводимое для предотвращения обрушения пород кровли, сохранения необходимой площади поперечного сечения призабойного пространства и управления горным давлением.

Крепь должна удовлетворять следующим требованиям: она должна быть прочной и устойчивой; обладать податливостью; иметь минимальный вес; обеспечивать механизацию установки и передвижки; иметь необходимую площадь призабойного пространства для пропуска достаточного количества воздуха; не мешать выполнению других рабочих процессов ; должна быть недорогой , надежной и долговечной.

Прочность крепи – способность ее сопротивляться горному давлению, не разрушаясь и не получая остаточных деформаций.

Рабочее сопротивление – сопротивление нагрузке, являющейся безопасной в отношении деформации крепи, составляет до 70% разрушающей нагрузки.

14

Начальное сопротивление – сопротивление, развиваемое крепью при ее установке или распоре ( для гидравлических крепей).

Устойчивость крепи – способность ее сохранять свое первоначальное положение под влиянием горного давления.

Жесткость крепи – способность ее сопротивляться образованию деформаций. Различают жесткие и податливые крепи. Под действием горного давления жесткая крепь испытывает упругие деформации. В отличие от нее податливая крепь под действием нагрузки способна изменять свои линейные размеры по высоте, не меняя несущей способности. Это изменение размеров крепи заложено в ее конструкцию.

Податливая крепь в очистном забое обусловливает равномерное распределение нагрузки, снижает напряженность в нижних слоях непосредственной кровли, легко освобождается из-под давления.

Все известные виды крепей очистных выработок могут быть разделены на три класса: индивидуальные, комплектные и передвижные

(рис.2.1).

Под индивидуальной крепью понимают крепь очистных выработок, состоящую из отдельных, не связанных между собой конструктивно элементов, устанавливаемых вручную вслед за подвиганием забоя. Индивидуальную крепь подразделяют на призабойную и специальную (посадочную).

Призабойную крепь устанавливают вслед за подвиганием забоя, она служит для поддержания непосредственной кровли в рабочем пространстве очистной выработки, примыкающем к забою. Это пространство называется призабойным.

Специальную или посадочную крепь устанавливают на границе с погашаемым выработанным пространством, она выполняет роль режущей опоры при управлении кровлей полным обрушением.

Комплектные крепи - это передвижные крепи, отдельные комплекты которой не связаны между собой по длине лавы. Эти крепи не получили распространения.

В настоящее время широко применяют передвижные крепи, в которых процесс установки и перемещения происходит непрерывно. К ним относят гидрофицированные крепи механизированных комплексов, щитовые перекрытия различных конструкций и другие виды крепей.

Призабойная крепь представляет собой раму, состоящую из верхняка и подбиваемых под него стоек. Ее основное назначение – обеспе-

15

чение безопасных условий работы в очистном забое. Она должна противостоять горному давлению, не допускать вывалов отдельных кусков породы, не вдавливаться в почву, обеспечивать необходимое свободное пространство для работающих людей и размещение оборудования. Она должна быть простой, легко устанавливаться и извлекаться.

Рис 2.1. Классификация крепей очистных выработок

Рамы призабойной крепи могут располагаться перпендикулярно (рис.2.2,а) линии забоя или параллельно ей (рис.2.2,б). Верхняки рекомендуется располагать перпендикулярно трещинам в кровле. При ме-

16

ханизированной выемке угля, что более всего распространено на пологом и наклонном падении, верхняки располагают перпендикулярно забою. Расстояние между рамами по падению равно 0,9 – 1,0 м.

При разработке крутонаклонных и крутых пластов средней мощности и в некоторых других условиях, где выемку угля осуществляют буровзрывным способом, рамы располагают по падению ( параллельно забою). При наличии почв, склонных к сползанию, стойки устанавливают на лежни. Расстояние между рамами равно 0,9 – 1,0 м.

Расстояние между стойками в рамах может быть различным и составлять в среднем 0,7 – 1,0 м , иногда более. Например, при ширине захвата выемочной машины 0,63 м стойки в рамах могут устанавливаться друг от друга на расстоянии 1,25 м.

Рис.2.2. Призабойная крепь: 1- стойки; 2 – верхняки

Число стоек , приходящееся на 1 м2 площади обнаженной кровли, называют плотностью крепи.

При наличии неустойчивых и сильно-трещиноватых кровель с целью предотвращения просыпания породы между верхняками и кровлей перпендикулярно им укладывают затяжки из досок или горбылей. В отдельных случаях затяжка кровли может быть сплошной.

Призабойная крепь может быть деревянной и металлической. Применение деревянной крепи связано с большим расходом леса. Тем не менее рамы, устанавливаемые по падению, обычно состоят из деревян-

17

ных элементов. Стойки делают из круглого леса диаметром до 20 – 25 см и длиной, соответствующей мощности пласта без толщины верхняка. В качестве верхняков используют распилы длиной до 3,2 м. Укладывают их плоской стороной к кровле.

Врамах призабойной крепи при механизированной выемке широко применялись металлические стойки и металлические верхняки. Металлические стойки подразделяются на два вида: трения и гидравлические.

Стойка трения состоит из корпуса, выдвижной части и замкового устройства. Выдвижная часть удерживается в рабочем положении за счет сил трения, возникающих в замковом устройстве.

Рабочее сопротивление стоек трения составляет 100 – 250 кН, податливость 200 – 300 мм, начальный распор 20 – 40 кН.

Гидравлические стойки изготавливают с внутренним и внешним питанием. Стойка с внутренним питанием является полностью автономным механизмом, включающим насос с механизмом привода, силовой цилиндр (корпус стойки), резервуар для рабочей жидкости (выдвижную часть), предохранительный и разгрузочный клапаны. Гидравлические стойки имеют постоянное сопротивление. Они обеспечивают более равномерный силовой режим работы призабойной крепи в силу стабильной характеристики. Им присуще более высокое усилие начального распора (80100 кН), что позволяет им более быстро набирать рабочее сопротивление. Это обусловливает лучшее состояние кровли. Рабочее сопротивление гидравлических призабойных стоек, составляет 200 – 250 кН, раздвижность 170800 мм. Применение гидравлических стоек уменьшает трудоемкость работ по креплению призабойного пространства и обеспечивает большую безопасность за счет возможности дистанционной разгрузки.

Посадочная крепь, выполняющая функцию режущей опоры при управлении кровлей полным обрушением, может быть деревянной и металлической. Деревянную посадочную крепь в виде органного ряда, представляющего собой установленные в одну линию вдоль очистного забоя стойки, обычно применяют при немеханизированной выемке.

Органная крепь может быть одно - и многорядная. Органная и другие деревянные крепи могут применяться в отдельных случаях как специальная крепь вспомогательного назначения.

Вкачестве посадочной крепи широко применялись органная крепь из металлических стоек и посадочные стойки ОКУ.

18

Индивидуальную крепь применяют в очистных забоях в тех случаях, когда невозможно по каким - либо причинам использовать механизированную крепь: в сложных горно-геологических условиях, при выемке ограниченных участков шахтопласта и др.

Механизированная крепь – самопередвигающаяся (обычно гидрофицированная) в процессе выемки угля конструкция, обеспечивающая механизацию управления горным давлением, активное поддержание кровли в призабойном пространстве очистной выработки и защиту его от проникновения обрушающихся пород кровли.

Основной структурной единицей механизированной крепи является линейная секция, сохраняющая свою целостность при передвижении. Условием применения того или иного типа крепи является устойчивость и обрушаемость пород кровли.

По характеру взаимодействия секции с боковыми породами все механизированные крепи делят на четыре типа(рис.2.3): поддерживающие, оградительно – поддерживающие, поддерживающе - оградительные и оградительные. Они включают следующие основные элементы:1- несущие (гидростойки), 2 – поддерживающие; 3- опорные и 4- защитные (оградительные).

Поддерживающие крепи выполняют функции по поддержанию кровли в призабойном пространстве очистного забоя и управления горным давлением. Секции этих крепей имеют основание, не менее двух гидравлических стоек (основные опорные элементы), верхнее перекрытие, оградительный элемент в виде вертикального щитка (Lог=0) и один

– два гидродомкрата передвижения. Крепи поддерживающего типа (М87, Д90,МТ и др.) применяют на пластах мощностью менее 2,0 м.

Механизированная крепь МТ (рис.2.4) является составной частью комплекса КМТ. Крепь МТподдерживающего типа второго поколения, агрегатированная, состоит из секций кустового типа, направляющих балок и рессорных буферов. Секция крепи включает перекрытие 3, четыре гидравлических стойки 4, основание 5, щиток ограждения 1, блок управления 2, два домкрата передвижения, кронштейны для соединения с конвейером. Передвижение секции осуществляют с активным подпором.

В крепях оградительно - поддерживающего типа преобладает ог-

радительный элемент над поддерживающим (Lог> Ln). Крепи этого типа (ОКП, ОКП70, УКП и др.) широко применяют при разработке пологих и наклонных пластов мощностью более 2,0 м.

19

Рис.2.3. Принципиальные схемы механизированных крепей:

а – поддерживающие; б – оградительно - поддерживающие; в - поддержи- вающе-оградительные; г – оградительные

Рис.2.4. Секция крепи МТ

Характерным представителем крепей оградительно - поддерживающего типа является крепь комплекса ОКП70 (рис.2.5). Крепь состоит из отдельных линейных и двух концевых секций. Секции связаны гидродомкратом передвижки с конвейером, являющимся опорной базой комплекса.