книги / Процессы очистных работ

плектная и комплект включает секции различной ширины, то значение kи рассчитывается по формуле

kи = nс.к ,

nк

где nс.к – количество стоек в одной секции комплекта; nк – общее количество стоек в комплекте.

Крепь по вдавливанию в породы кровли и почвы удовле-

творяет условиям конкретной лавы, если

Rnabс ≤σк и

RDп ≤ σп,

Pс

где R – нагрузка от непосредственной кровли на наиболее нагруженную стойку крепи, МН. Ее определение рассмотрено выше;

nс – количество стоек в секции (комплекте) по технической характеристике [1], [2];

b – длина секции по перекрытию по технической характери-

стике [1], [2], м;

Dп – давление крепи на почву лавы по технической характери-

стике [1], [2], МПа;

σк и σп – предел прочности на вдавливание в породы соответственно кровли и почвы, МПа.

5.2. Крепление призабойного пространства стоечной крепью

Нормы технологического проектирования ориентируют на применение очистных работ с комплексной механизацией, что подразумевает крепление призабойного пространства лавы механизированной крепью. Однако это по разным причинам не всегда возможно. В тех случаях, когда крепление призабойного пространства механизированнойкрепьюневозможно, применяютстоечнуюкрепь.

91

Стоечная крепь призабойного пространства рамная. Рама, как правило, состоит из верхняка и одной – трех стоек, устанавливаемых под верхняк. На пластах крутого падения с большими углами

		наклона,		в	связи
		с опасностью			сполза-
		ния почвы пласта, со-
	Рис. 5.5. Металлический верхняк	став	рамы		включает
		еще лежень, уклады-
	ваемый на почву призабойного пространства.		Стойки крепи

и верхняки могут быть либо деревянными, либо металлическими. Деревянные стойки призабойной крепи применимы практически влюбых условиях, а металлические – только в условиях пологого и наклонного падения. В качестве деревянного верхняка наиболее широко используются распилы (брев-

	но, распиленное пополам вдоль),
	реже толстые доски. Металличе-
	ский верхняк (рис. 5.5) представля-
	ет собой коробчатую конструкцию,
	на одном конце которой имеется
	проушина, а на другом – выступ.
	При установке (навеске) верхняка
	новый верхняк выступом вставля-
Рис. 5.6. Металлические	ется в проушину ранее установлен-
стойки трения	ного верхняка и соединяется с ним
	металлическим пальцем. Снизу

верхняка со стороны выступа приварена площадка для установки стойки под верхняк. В настоящее время выпускаются металлические верхняки длиной800, 1000 и1200 мм.

Металлические стойки крепи призабойного пространства применяются двух типов: стойки трения и гидравлические. Основными элементами стоек трения (рис. 5.6) являются: основание 1, которым стойка ставится на почву пласта, выдвижная часть 3 и замок 2. Замок стойки трения (рис. 5.7) имеет массивный корпус 5, приварен-

92

Рис. 5.7. Замок стойки трения

ный к основанию 1. Внутри замка находится подвижный сухарь 3. Сухарь и корпус имеют общую прорезь 4, выполненную с небольшим наклоном. Установка стойки трения осуществляется следующим образом. В подготовленную лунку в почве пласта ставится основание стойки, выдвижная часть выдвигается до верхняка у кровли пласта. В узкие прорези в основании стойки забивается монтажный клин, обеспечивающий поджатие выдвижной части к верхняку. В наклонную прорезь 4 замка забивается металлический клин, в результате чего выдвижная часть стойки 2 прижимается

к корпусу замка и подвижному сухарю. Силы трения на контактах выдвижной части с корпусом замка и с сухарем определяют несущую способность стойки. После установки стойки трения монтажный клин удаляется. Если нагрузка на стойку трения превысит ее несущую способность, выдвижная часть стойки опускается. При этом несколько опускается и подвижный сухарь, уменьшая угол наклона забитого клина (общей прорези сухаря и корпуса), что приводит к увеличению сил трения в замке стойки и, соответственно, к увеличению несущей способности стойки. Когда стойку трения надо снять (например, для установки в другом месте), достаточно выбить клин замка, под собственным весом выдвижная часть стойки опустится.

Гидравлические стойки крепи призабойного пространства выпускаются двух типов: с внутренним и с внешним питанием. Гидравлические стойки с внутренним питанием работают на индустриальном масле. Каждая такая стойка имеет внутренний насос, четырехгранный хвостовик которого выходит наружу, внутреннюю емкость для масла. При установке стойка с внутренним питанием основанием ставится в подготовленную лунку, на хвостовик насоса надевается съемная ручка, при качании которой масло насосом из емкости перекачивается под поршень, создавая давление под поршнем.

93

Рис. 5.8. Конструкции рам стоечной крепи призабойного пространства

В результате этого выдвижная часть стойки поднимается до верхняка

истойка распирается между кровлей и почвой пласта. Для извлечения стойки с внутренним питанием достаточно открыть перепускной клапан, масло из-под поршня при этом перетекает в имеющуюся емкость

ивыдвижнаячасть стойкиспокойноопускается.

Гидравлические стойки с внешним питанием работают на водно-масляной эмульсии. Эти стойки, в отличие от стоек с внутренним питанием, не имеют своего внутреннего насоса, и давление под поршнем стойки создается от маслостанции, установленной в подготовительной выработке. От маслостанции по лаве прокладывается трубопровод.

В рамах крепи призабойного пространства с деревянными верхняками применяются две (рис. 5.8, а) или три (рис. 5.8, б) либо деревянные, либо металлические стойки, устанавливаемые под верхняк. При металлических верхняках применяются только металлические стойки, причем под верхняк устанавливается только одна стойка (рис. 5.8, в). Независимо от угла падения пласта рамы стоечной крепи призабойного пространства всегда устанавливаются по нормали к кровле и почве пласта.

Стойки крепи призабойного пространства всегда устанавливаются рядами, параллельными забою лавы, как правило, по прямоугольной сетке

(рис. 5.9).

Теоретически верхняки рам призабойной крепи должны располагаться поперек трещин, которые могут образо-

ваться в кровле пласта. Однако на практике выполнить это требование довольно трудно. На рис. 5.9 показаны практические схемы крепления призабойного пространства стоечной крепью. Схема на

94

Рис. 5.9. Схемы установки стоечной крепи в призабойном пространстве

рис. 5.9, а предусматривает крепление призабойного пространства деревянной или металлической крепью с деревянными верхняками. В этой схеме верхняки располагаются параллельно забою лавы, первый (от забоя лавы) ряд стоек крепи устанавливается за скребковым конвейером, что возможно при непосредственной кровле средней устойчивости и выше. При отсутствии конвейера в лаве (на крутом или крутонаклонном падении) первый ряд стоек устанавливается непосредственно у забоя лавы.

Схема на рис. 5.9, б по конструкции рам и условиям применения аналогична рассмотренной выше. Отличие заключается в том, что верхняки рам крепи располагаются перпендикулярно забою лавы. Надо отметить, что такое расположение рам крепи нередко затрудняет выполнение некоторых процессов в лаве, например процесса управления кровлей, поэтому более предпочтительной является схема, показаннаянарис. 5.9, а.

Схема установки стоечной крепи, показанная на рис. 5.9, в, применяется при слабоустойчивых и неустойчивых породах непосредственной кровли пласта. Эта схема предусматривает уста-

новку дополнительного ряда деревянных стоек между забоем лавы и скребковым конвейером. Наличие этого ряда значительно увеличивает трудозатраты на выемку полезного ископаемого комбайном, так как стойки этого ряда надо удалять впереди комбайна и восстанавливатьпозадикомбайна.

95

Схема на рис. 5.9, г предусматривает крепление призабойного пространства металлическими стойками с металлическими верхняками. Металлические верхняки устанавливаются перпендикулярно забою лавы. Схема применяется также при слабоустойчивой или неустойчивой непосредственной кровле пласта. При этом не требуется установка дополнительного ряда стоек между забоем лавы и конвейером, так как слабая кровля поддерживается металлическими верхняками.

При выемке узкозахватным комбайном, работающим по односторонней схеме, в условиях пологого и наклонного падения (рис. 5.10, а) крепление призабойного пространства стоечной крепью производится во время холостого перегона комбайна вслед за зачисткой лавы

и передвижкой	лавного
конвейера На рис.	5.10, б

аб показана технология креп-

Рис. 5.10. Технология крепления	ления призабойного	про-
призабойного пространства стоечной	странства стоечной	кре-
крепью при комбайновой выемке	пью при челноковой схе-
	ме работы комбайна, так-

же в условиях пологого и наклонного падения. В этом случае установка стоечной крепи совмещается с рабочим ходом комбайна

ипроизводится вслед за ручной зачисткой лавы и передвижкой лавного конвейера. Очевидно, что установка стоечной крепи по указанной схеме не может опережать передвижку конвейера, но

исущественно отставать от передвижки конвейера тоже не должна, так как это будет задерживать выполнение других процессов в очистном забое. Таким образом, время крепления призабойного про-

96

странства на пологом и наклонном падении при комбайновой выемке не должно значительно отличаться от времени передвижки конвейера.

Время крепления призабойного пространства (мин) деревянными и металлическими стойками с деревянными верхняками на пологом или наклонном падении при комбайновой выемке рассчитывается по формуле

Tкр =Tсм (Lл −∑lн )r , abKкрHкрnкр

где Tсм – продолжительность смены, мин.; Lл – длина лавы, м;

∑lн – суммарная длина ниш в лаве, м;

a– расстояния между осями рядов стоек, м;

b– расстояние между осями стоек в ряду, м;

r– подвигание забоя лавы за цикл, м;

Kкр – поправочный коэффициент к норме выработки на креп-

ление призабойного пространства деревянными или металлическими стойками с деревянными верхняками;

Hкр – норма выработки на крепление призабойного пространства деревянными или металлическими стойками с деревянными верхняками, при продолжительности смены Tсм;

nкр – количество рабочих очистного забоя, занятых на креплении призабойного пространства стоечной крепью.

Время крепления призабойного пространства (мин) металлическими стойками с металлическими верхняками на пологом или наклонном падении при комбайновой выемке рассчитывается по выражению, в котором первое слагаемое определяет время установки металлических стоек, а второе – время навески металлических верхняков:

Tкр =Tсм (Lл −∑lн )r +Tкр =Tсм (Lл −∑lн ),

abKкрHкрnкр bKнавHнавnкр

97

где Kуст и Kнав – поправочные коэффициенты к нормам выработки соответственно на установку металлических стоек и на навеску металлических верхняков;

Hуст – норма выработки на установку металлических стоек при продолжительности смены Tсм, стоек;

Hнав – норма выработки на навеску металлических верхняков при продолжительности смены Tсм, верхняков.

Остальные обозначения приведены выше.

При комбайновой выемке на крутом и крутонаклонном залегании пласта правила безопасности запрещают находиться в лаве ниже работающего комбайна, что исключает возможность совмещения крепления призабойного пространства стоечной крепью с работой комбайна, поэтому сначала комбайн отрабатывает полосу длиной, определяемой устойчивостью пород кровли. После этого комбайн останавливают и приступают к установке деревянной стоечной крепи на отработанном участке. Для обеспечения безопасности рабочих очистного забоя закрепляемый участок призабойного пространства сверху и снизу ограждается полками (настилами). Работа комбайна по добыче полезного ископаемого возобновляется только после установки крепи на всем участке.

Полное время (мин) крепления призабойного пространства стоечнойкрепью накрутоми крутонаклонном падении

Tкр =Tсм (Lл −∑lн −hм )r ,

abKдерHдерnкр

где hм – высота магазинного уступа, м. Ее определение рассмотрено в гл. 8;

Kдер – поправочный коэффициент к норме выработки на установку деревянной крепи;

Hдер – норма выработки на установку деревянной крепи при продолжительности смены Tсм, стоек.

Остальные обозначения приведены выше.

98

Трудозатраты (чел.см.) на крепление призабойного пространства стоечной крепью при комбайновой выемке

τкр = nкрTкр . Tсм

При струговой выемке крепление призабойного пространства возможно только после того, как по всей длине лавы стругом будет отработана полоса, ширина которой равна подвиганию забоя лавы за цикл. Призабойное пространство лавы делится на участки. Количество участков и их длина принимается из расчета, чтобы на каждом участке находилось два – три рабочих очистного забоя. Установка крепи производится одновременно на всех участках (рис. 5.11). Таким образом, время крепления призабойного пространства лавы равняется времени крепления одного участка. При креплении лавы деревянными или металлическими стойками с деревянными верхняками время крепления призабойного пространства (мин) определяется поформуле

Tкр =Tу =	Tсмlуr
	abK	кр	H	n
				кр кр.у

Рис. 5.11. Технология крепления призабойного пространства крепью при струговой выемке

,

где Tу – время крепления одного участка, мин; lу – длина участка, м;

nкр.у – количество рабочих очистного забоя, занятых на креплении призабойного пространства на одном участке.

99

При струговой выемке и креплении призабойного пространства металлическими стойками с металлическими верхняками время крепления лавы (мин)

Tкр =Tу =

Tсмlуr

+

Tсмlу

.

abK

уст

H

уст

n

bK

нав

H

нав

n

кр.у

кр.у

Трудозатраты (чел.см.) на крепление призабойного пространства стоечной крепью при струговой выемке

τкр = nуnкр.уTкр , Tсм

где nу – количество участков, на которое разделено призабойное пространство для крепления.

При выемке полезного ископаемого в лаве отбойными молотками на крутом падении применяется уступная форма забоя и крепление призабойного пространства производится только деревянной стоечной крепью.

Время крепления одного уступа (мин) при выемке отбойными молотками

Tкр.у =	Tсмhусr	,
	abKдерHдерnус

где hус – длина (высота) уступа, м;

nус – количество рабочих очистного забоя, работающих в уступе.

Время крепления лавы за цикл при выемке отбойными молотками

Tкр = nуTкр.у ,

nу.о

где nу – количество рабочих уступов в лаве;

nу.о – количество рабочих уступов в одновременной работе.

100