5 Кріплення і керування покрівлею в лаві

5.1 Вибір способу управління покрівлею в лаві

В наш час основним і самим розповсюдженим способом управління гірничим тиском в лаві є повне обвалення порід покрівлі. Фактично всі комплекси з механізованим кріпленням працюють в поєднанні з цим способом. При цьому бажано, щоб крок обвалення покрівлі був близьким до кроку пересування секцій механізованого кріплення, це збереже його від перевантаження і деформацій.

Максимальний крок обвалення порід покрівлі може бути розрахований за формулою:

м (5.1)

де - межа міцності порід на згин, мПа ;

М - потужність безпосередньої покрівлі, м ;

- щільність порід безпосередньої покрівлі, т/м³.

Виходячи із зазначеного вище, з урахуванням результатів розрахунків, проектом приймаємо:

- спосіб управління покрівлею – повне обвалення;

- максимальний крок обвалення порід покрівлі – 2,51 м.

5.2 Перевірочний розрахунок механізованого кріплення по опору навантаженню з боку порід покрівлі

Навантаження на кріплення, як правило, в режимі сталого просування лави, створюється пачкою порід безпосередньої покрівлі що відділилася від масиву. В такому разі навантаження на 1м² підтримуваної покрівлі визначається за формулою:

т/м² (5.2)

Відстані від грудей вибою до лінії обвалення порід покрівлі, без урахування консолі зависання порід і з урахуванням визначаться за формулами відповідно (див. креслення):

м (5.3)

м (5.4)

де r - ширина захвата виконавчого органу комбайна, м ;

а - величина, на яку відстоїть консольна частина механізованого кріплення

від грудей вибою, коли кріплення придвинуте до вибою, м ;

l_к - довжина секції механізованого кріплення по перекриттю, м .

Навантаження на 1м по довжині посадочного ряду лави, з урахуванням консолі зависання, визначається за формулою:

=т/м (5.5)

Для секцій механізованого кріплення, що мають один ряд стояків, навантаження на стійку обчислюється за формулою:

т (5.6)

де а_м - крок розтушування секцій механічного кріплення по довжині лави, м;

n_cт - кількість стояків секцій механізованого кріплення, шт.

Механізоване кріплення для лави прийняте вірно, якщо виконуються умови:

32,5 > 24 т/м² (5.7)

168,7 > 161 т/м (5.8)

150 > 93,8 т (5.9)

де Q_тех. - опір кріплення на 1м² підтримуваної покрівлі із технічної характеристики, т/м² ;

R_тех. - опір кріплення на 1м по довженні лави із технічної характеристики, т/м;

R_1тех, - робочий опір передньої і задньої стійок механізованого кріплення відповідно, т.

Необхідну кількість секцій механізованого кріплення на прийняту проектом довжину лави визначаємо за формулою:

шт. (5.10)

Проектом приймаємо ціле число секцій в лаві в бік зменшення їх кількості. Це необхідно на випадок зменшення довжини лави в залежності від гірничо – геологічних умов. До цієї кількості входять і секції кінцевих комплексів механізованого кріплення для лави (див. розділ 5.4).

Остаточно приймаємо: n_cк=120 шт.

Таблиця 5.1 – Технічна характеристика кріплення

Показники	Одиниця виміру	Значення
1	2	3
Опір кріплення на 1м^2 покрівлі	т/м^2	32,5-48,5
Опір кріплення на 1м по лаві	т/м	121,3-168,7
Робочий опір стояка	т	150
Робочий опір секції	т	182-280
Коефіцієнт затяжки покрівлі	-	0,9
Крок пересування секції	м	0,63
Крок розташування секції	м	1,5
Габарити секції кріплення: - мінімальна-максимальна висота - ширина по перекриттю - довжина по перекриттю	м м м	0,61-1,5 1,45 3,3

5.3 Перевірочний розрахунок механізованого кріплення на відповідність виїмковій потужності пласта

Відстань від грудей очисного вибою до ряду стояків механізованого кріплення, при найбільшому їх віддалені, обчислюємо за формулою (див. креслення):

м (5.14)

де l_к.з – довжина секції механізованого кріплення по перекриттю до ряду стояків, м.

Відстань від грудей вибою до ряду стояків механізованого кріплення при найменшому їх віддалені, обчислюємо за формулою (див. креслення):

м (5.15)

де l_п – довжина консольної частини секції механізованого кріплення до переднього ряду стояків, м .

Прогин покрівлі біля ряду стояків обчислюємо за формулами відповідно:

м (5.16)

м (5.17)

де – коефіцієнт прогину покрівлі;

m_min - мінімальна потужність пласта в межах дільниці, що розглядається, м;

m_max - максимальна потужність пласта в межах дільниці, що розглядається м.

Необхідну мінімальну і максимальну висоту механізованого кріплення обчислюємо за формулою відповідно:

м (5.18)

м (5.19)

де - запас розсувності стійки секції, м

Механізоване кріплення не буде затиснуте на „жорстко”, коли потужність пласта досягне свого мінімального значення і не втратить контакт з породами покрівлі, коли потужність пласта досягає свого максимального значення тому, що необхідні умови виконуються:

0,61 < 0,96 м (5.20)

1,5 > 1,16 м (5.21)

де - мінімальна висота секції механізованого кріплення із технічної характеристики, м;

- максимальна висота секції механізованого кріплення із технічної характеристики, м.

5.4 Кріплення ніш і сполучень

Питання кріплення ніш не розглядаємо тому, що ніши у кінцевих ділянках лави даним проектом не передбачені (див. розділ 4.4).

Зі збільшенням глибини гірничих робіт, а також при наявності не стійкої покрівлі і підошви схильної до здимання штреків, пройдені до початку очисних робіт, підвласні значній конвергенції. Для того, щоб максимально знизити негативні явища на кінцевих ділянках лави і сполученнях, проектом передбачаємо використання:

- кінцевих секцій механізованого кріплення 2КК, по 2 секції на обох кінцях лави;

- механізованого кріплення сполучення лави з конвеєрним штреком і вентиляційним штреком – УКС;

- випередження підсилюючого кріплення – гідравлічні стояки 2ГВС-16 під відрізки профілю СВП-27 довжиною 4 м, випередження грудей очисного вибою - 50 м.

Таблиця 5.2 – Технічна характеристика кріплення сполучення УКС

Показники	Одиниці виміру	Значення
Форма кріплення виробки	люба
Поперечний переріз виробки	м^2	≥ 7
Опір підошви втисканню	мПа	≥ 2
Можна використовувати на шахтах категорії по газу і пилу	любої
Опір кріплення, секції	т	304; 152
Крок пересування: - секції - стола розпірного	м м	3,2 0,8;0,63
Габаритні розміри: - довжина ширина висота	м м м	7,28 1,1 1,87-3,87
Маса	т	12