WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

Pages:   || 2 | 3 |

«МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛОВЫХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ СТРУГОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ...»

-- [ Страница 1 ] --

1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)»

имени М.И. Платова

На правах рукописи

ТУРУК ЮРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛОВЫХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ

СТРУГОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

Специальность 05.05.06 - Горные машины Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научные консультанты:

доктор технических наук, профессор Сысоев Н.И.

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Матвеев В. А.

Новочеркасск – 2014 Содержание ведение……… Введение……………………………………………………………………..... 5 Состояние вопроса. Цель и задачи исследования………………………. 13 1.

1.1 Общая оценка техники и технологии выемки тонких угольных пластов.

Роль, место и особенности струговой выемки..…………………................. 13

1.2 Анализ существующих механизированных крепей современного технического уровня………………………………………………………….. 39



1.3 Анализ существующих крепей сопряжения современного технического уровня …………………………………………………………………………. 49

1.4 Анализ существующих методов расчетов механизированных крепей очистных забоев………………………………………………………………. 58

1.5 Выводы. Цель и задачи исследований…………………………………......... 69 Разработка методов определения силовых и конструктивных 2.

параметров механизированных крепей при струговой выемке…..…… 73

2.1 Разработка методов определения фактического сопротивления щитовых механизированных крепей…………………………………....……………… 73

2.2 Разработка методов определения усилия на конце консоли однорядной щитовой секции крепи и в точке приложения силы тяжести участка свежеобнаженной кровли..………………………………………………….. 86

2.3 Исследование взаимодействия оснований однорядных и двухрядных секций механизированных крепей с породами почвы.…………………. 95

2.4 Методики и алгоритмы расчетов силовых и конструктивных параметров щитовых механизированных крепей…………………………………………. 108 2.4.1 Алгоритмы расчета равнодействующих сопротивления щитовых механизированных крепей…………………………………………………… 108 2.4.2 Алгоритмы расчета контактных давлений, передаваемых на почву пласта основаниями секций щитовой крепи……………………………….. 112 2.4.3 Алгоритмы расчета усилия на конце консоли перекрытия от направления приложения усилия углового гидродомкрата и в точке приложения силы тяжести участка свежеобнаженной кровли……………. 123

2.5 Выводы………………………………………………………………………… 133 Исследования нагруженности механизированной крепи в 3.

движущемся очистном забое и способов крепления сопряжений лав с примыкающими выработками……………………………………………. 136

3.1 Разработка метода и алгоритма прогноза нагруженности механизированной крепи в движущемся очистном забое ………………… 136

3.2 Определение необходимого сопротивления консольной части секции щитовой механизированной крепи…………………………………………. 150

3.3 Исследование способов крепления сопряжения лав с примыкающими выработками…………………………………………………………………. 163

3.4 Обоснование технических требований к механизированной крепи сопряжения …………………………………………………………………... 176

3.5 Выводы………………………………………………………………………… 178 Совершенствование существующих и разработка новых струговых 4.

механизированных комплексов...…………………………………………. 180

4.1 Разработка механизма передвижки струговой секции механизированной крепи…………………………………………………………………………… 180

4.2 Выбор конструктивных схем и параметров механизированных крепей сопряжения, предлагаемые их конструкции ………………..……………… 184

4.3 Обоснование технических и технологических требований к системе автоматизированного управления крепью при струговой выемке….……. 191

4.4 Разработка рекомендаций по совершенствованию существующих и разработке новых струговых механизированных комплексов……………. 204

4.5 Оценка повышения эффективности стругового механизированного комплекса за счет снижения технологических перерывов, связанных с передвижкой крепи и креплением кровли…………………………………. 211

4.6 Разработка технических требований на струговый механизированный комплекс………………………………………………………………………. 220

4.7 Выводы…………………………….………………………………………….. 227 Внедрение результатов работы……………………………………………. 229 5.

Заключение…………………………………………………………………... 233 Литература…………………………………………………………………… 237 Приложение 1……………………………………………………………….. 251 Приложение 2……………………………………………………………….. 252 Приложение 3……………………………………………………………….. 257 Приложение 4……………………………………………………………….. 258 Приложение 5……………………………………………………………….. 289 Приложение 6……………………………………………………………….. 290 Приложение 7……………………………………………………………….. 291 Приложение 8……………………………………………………………….. 293 Приложение 9……………………………………………………………….. 295 Приложение 10…………………………………………………………......... 303 Приложение 11………………………………………………………………. 305 Приложение 12………………………………………………………………. 322

Введение

Актуальность работы. Основной задачей предприятий по добыче угля является повышение рентабельности за счет применения прогрессивной техники и технологии. Особенно актуально это для шахт, отрабатывающих тонкие пласты, которые в Российской Федерации составляют около 60% промышленных запасов угля, являющегося высококачественным энергетическим топливом, а также технологическим сырьем в различных отраслях промышленности.

Отечественный и зарубежный опыт, в особенности в Германии, показывает, что наиболее эффективной при отработке тонких пластов является струговая выемка. Наиболее существенным и значительным преимуществом струговой выемки является высокая сортность добываемого угля и возможность существенного снижения, а, как правило - и полного исключения присечек боковых пород, что ведёт к снижению зольности добываемого угля.

Исследованиям проблем комплексной механизации очистных работ посвящены работы многих ученых – Алейникова А.А., Бреннера В.А., Бурчакова А.С., Бурова Г.Г., Бернацкого В.А., Венера К.-Э., Воскобоева Ф.Н., Гетопанов В.Н., Голода А.Б., Глушко В.Т., Глушихина Ф.П., Давыдянца В.Т., Дмитриева А.П., Докукина А.В., Дубова Е.Д., Зиглина А.А., Игнатьева А.Д., Каткова Г.А., Карленкова А.А., Коровкина Ю.А., Кузнецова Г.Н., Кузнецова С.Т., Кияшко И.А., Лаптева А.Г., Луганцева Б.Б., Матвеева В.А., Мышляева Б.К., Ошерова Б.А., Слепцова А.С., Солода В.И., Солода Г.И., Старичнева В.В., Турова А.П., Хорина В.Н., Хове Х., Шемякина Е.И., Широкова А.П., Ягодкина Г.И., Яковлева Н.И., Ямщикова В.С., Якоби О. и других. Выполненные ими исследования явились основой для разработки как комбайновой, так и струговой техники выемки.

В последние годы были разработаны и прошли шахтные испытания струговые комплексы нового технического уровня, однако производственные показатели их эксплуатации оказались на прежнем уровне, а зачастую были даже ниже ранее достигнутых. Главные причины низкой эффективности эксплуатации новых механизированных комплексов заключаются в больших потерях рабочего времени. К ним следует отнести потери рабочего времени, приводящие к низкому коэффициенту машинного времени выемочных машин в самих очистных забоях из-за низкого уровня адаптивности механизированных крепей к изменениям свойств вмещающих пород, а также высокую трудоемкость крепления сопряжений лав с примыкающими выработками.

Практика применения механизированных комплексов в сложных горногеологических условиях показал, что недостаточное внимание уделялось взаимодействию крепи как с кровлей, так и с почвой в экстремальных ситуациях, и не учитывались особенности струговой выемки.

Если породы кровли склонны к вывалам, то в струговых лавах эффективно поддерживать кровлю над вынимаемой полосой угля значительно труднее, чем в комбайновых лавах. Причина заключается в том, что принцип работы струговой установки обуславливает запаздывание крепления одновременно по всей длине очистного забоя.

К конструкции механизированной крепи стругового комплекса предъявляются дополнительные требования в части системы агрегатирования (механизма передвижки), конструкции основания, консольной части перекрытия.





Поэтому необходим более тонкий подход к проектированию механизированных крепей струговых комплексов. Без решения вопросов разработки методов расчета силовых и конструктивных параметров механизированных крепей струговых комплексов дальнейшее развитие струговой выемки невозможно.

Поэтому повышение технической производительности стругового механизированного комплекса на основе комплексного учета взаимосвязи конструктивных и силовых параметров взаимодействия механизированной крепи и крепи сопряжения с вмещающими породами и выемочной машиной в движущемся очистном забое является актуальной научной проблемой.

Цель работы. Разработка методов определения силовых и конструктивных параметров механизированных крепей струговых комплексов с учетом закономерностей их взаимодействия с вмещающими породами и струговой установкой.

Идея работы заключается в том, что повышение технической производительности стругового механизированного комплекса достигается на основе комплексного учета взаимосвязи конструктивных параметров механизированной крепи и ее силового взаимодействия с вмещающими породами и струговой установкой в движущемся очистном забое.

Научные задачи.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решались следующие основные задачи:

- разработка методов определения силовых и конструктивных параметров механизированных крепей при струговой технологии выемки;

разработка метода и алгоритма прогноза нагруженности механизированной крепи в движущемся очистном забое;

- обоснование технических требований и конструкций механизмов передвижки однорядных и двухрядных щитовых секций механизированной крепи;

- обоснование технических требований конструкции механизированной крепи сопряжения при струговой технологии выемки;

- разработка рекомендаций по совершенствованию существующих струговых механизированных комплексов и созданию новых на основе комплексного учета взаимодействия механизированной крепи и крепи сопряжения с вмещающими породами и струговой установкой.

Методы исследований. В работе использован комплексный метод исследований, включающий анализ технико-экономических показателей работы очистных забоев и результатов промышленных испытаний механизированных комплексов; статистические методы обработки производственной информации;

натурное исследование функций механизированных крепей и крепей сопряжения при струговой технологии выемки; аналитическое исследование системы крепь – кровля – почва методами теоретической механики и механики горных пород;

математическое моделирование.

Защищаемые научные положения:

Повышение технической производительности стругового 1.

механизированного комплекса достигается на основе сокращения затрат времени на непроизводительные операции, связанные с выводом секций крепи из нештатного состояния путем увязки конструктивных параметров механизированной крепи с силовыми параметрами взаимодействия элементов крепи с вмещающими породами и струговой установкой в движущемся очистном забое.

2. Фактическое сопротивление секции крепи зависит не только от сопротивления гидростоек, но и от сил трения, возникающих в их опорах и шарнирах. Учет этих сил объясняет превышение сопротивления однорядной щитовой секции крепи от 12 до 20%, установленное соответствующими стендовыми испытаниями секции крепи в сравнении с результатами расчетов по методике, регламентированной действующим руководящим техническим материалом РТМ.24.007.01.

3. Предельное усилие на конце консоли перекрытия однорядной щитовой секции крепи может быть повышено до 30%, обеспечивая при этом ее устойчивость, за счет применения углового гидродомкрата и выбора рациональных координат установки его опор относительно оси, соединяющей перекрытие с задним ограждением.

4. Выбор типа крепи и параметров основания по критерию давления на почву пласта и при определении рабочего сопротивления секции крепи с учетом вдавливания ее в почву следует производить не по среднему значению как предусматривает ГОСТ Р52152-2003, а по контактному давлению на конце забойной части основания с учетом реальной эпюры распределения напряжений, что исключает возможность проявления потери устойчивости секции крепи.

5. Определения необходимого сопротивления крепи достигается применением усовершенствованной модели прогноза нагруженности на основе уточненной физической картины процесса расслоения кровли пласта при его непрерывной выемке. Расчетные значения данного параметра при этом повышаются до 40 % в сравнении с результатами расчетов по применяемой в настоящее время методике, основанной на рассмотрении статических силовых схем.

6. Необходимое усилие на конце консоли перекрытия струговой секции механизированной крепи для поддержания кровли в призабойной части наиболее точно определяется расчетом с применением сводообразной, а не блочной (как принято) схемы нагружения перекрытия.

Научная новизна работы.

1. Разработаны метод и алгоритм определения фактического сопротивления секции щитовой механизированной крепи с учетом дополнительных сил торможения гидравлических стоек, обусловленных наличием сил трения, возникающих в шарнирах и опорах стоек, что обеспечивает повышение сопротивления однорядной щитовой секции крепи от 12 до 20 %.

Впервые разработан метод расчета рациональных координат 2.

расположения опор углового гидродомкрата относительно оси, соединяющей перекрытие с задним ограждением, обеспечивающих максимальную величину усилий на конце консоли перекрытия однорядной щитовой секции крепи, надежное поддержание кровли в бесстоечном пространстве при струговой выемке и сохраняющих устойчивость секции.

3. Разработаны методы и алгоритмы расчета контактных давлений, передаваемых на почву пласта основаниями однорядных и двухрядных щитовых секций механизированных крепей, впервые учитывающие эпюру распределения контактных напряжений и позволяющие устанавливать критерии потери устойчивости секции крепи.

4. Впервые с учетом значительной вариации параметров, характеризующих геомеханические процессы в кровле движущегося очистного забоя, разработаны математическая модель и алгоритм более точного прогноза нагружености механизированной крепи.

5. Впервые предложено величину усилия на конце управляемой консоли перекрытия секции механизированной крепи стругового комплекса определять в зависимости от действия веса обрушенных пород кровли при сводообразной схеме нарушения, как адекватно описывающей наиболее тяжелые условия работы крепи, и принимать ее в качестве расчетной. В сравнении с аналогичной величиной, регламентируемой ГОСТ Р52151 для пластов мощностью до 2 м, рассчитанная таким образом величина усилия на конце управляемой консоли перекрытия почти в два раза выше.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: анализом фактических технико-экономических показателей работы очистных забоев с новой техникой и представительного объема хронометражных наблюдений; применением методов теоретической механики, механики горных пород и расчета балок и плит на упругом основании;

инженерно-техническими проработками и решениями, а также положительными результатами их реализации в опытных образцах механизированных крепей.

Практическое значение работы заключается в разработке:

Методик расчета фактического сопротивления и усилий в рычагах 1.

заднего ограждения щитовых механизированных крепей с однорядным и двухрядным расположением стоек.

Методик расчета усилий консольной части однорядной щитовой 2.

секции крепи.

Методик расчета контактных давлений, передаваемых на почву пласта 3.

основаниями однорядных и двухрядных щитовых секций.

Механизмов передвижки однорядной щитовой секции крепи с 4.

основанием катамаранного типа и двухрядной щитовой секции крепи со сплошным жестким основанием.

Крепи сопряжения для работы в выработках, сохраняемых для 5.

повторного использования.

Методики прогноза нагружености механизированной крепи в 6.

движущемся очистном забое.

Технических заданий на усовершенствованный струговый 7.

механизированный комплекс и крепь сопряжения для работы в выработках, сохраняемых для повторного использования.

Реализация работы. Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова «Интенсивные ресурсосберегающие методы и средства разработки угольных пластов, использование углей и охрана труда».

Основные положения и результаты диссертационной работы использованы ОАО «ШахтНИУИ» при разработке технических требований на комплекс очистной механизированный струговый МКС с участием автора.

По разработанным методикам определены оптимальные параметры секции крепи КС и крепи механизированной 2КТК в части управляемой консоли перекрытия, расположения углового гидродомкрата и основания.

Головной образец секции крепи КС изготовленный ООО «Шахтинский завод горного оборудования» прошел стендовые испытания. На прошедшей в г.

Кемерово Международной выставке-ярмарке «Экспо-Уголь 2003» крепь механизированная струговая КС удостоена Диплома II степени.

Изготовленный опытный образец крепи механизированной 2КТК прошел приемочные испытания в составе комплекса 2МКС216 в условиях ОАО «ШУ «Обуховская» и рекомендован к серийному производству.

На прошедшей в июне 2005 г. в г. Новокузнецке кузбасской ярмарке «Уголь России и Майнинг 2005» крепь механизированная 2КТК удостоена Диплома.

Разработано и утверждено ОАО «ШахтНИУИ» техническое задание на усовершенствованный струговый механизированный комплекс.

Результаты исследований рекомендуются к использованию конструкторскими организациями и профильными заводами угольного машиностроения при модернизации имеющихся и разработке новых механизированных крепей поддерживающе-оградительного типа.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность первому научному консультанту докт. техн. наук, профессору, заслуженному деят. науки РФ В.А. Матвееву, коллективу кафедры «Технология и комплексы горных, строительных и металлургических производств», коллективу кафедры «Строительство и техносферная безопасность» Шахтинского института (филиала) ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова, коллективу СКБ ЗАО «Ростовгормаш», а также сотрудникам ШахтНИУИ генеральному директору докт. техн. наук Луганцеву Б.Б., канд. техн. наук Ошерову Б.А., канд. техн. наук Файнбурду Л.И., канд. техн.

наук Беликову В.В. за оказанную поддержку и ценные указания методического и научного характера на различных этапах исследований.

–  –  –

1.1. Общая оценка техники и технологии выемки тонких антрацитовых пластов. Роль, место и особенности струговой выемки.

Одной из основных задач угледобывающих шахт Российской Федерации является повышение их экономической эффективности за счет интенсивного внедрения новых прогрессивных технологий и техники подземной добычи угля.

Особенно остро этот вопрос стоит для шахт, имеющих значительные подготовленные запасы или отрабатывающих особо ценные угли на тонких пластах.

Так, в Кузнецком бассейне более 30% промышленных запасов наиболее ценных коксующихся углей находятся на тонких пластах, из них к настоящему времени более 40 млн. тонн подготовленных запасов. На шахтах Российского Донбасса доля промышленных запасов антрацитов на тонких пластах составляет более 75%.

Основными составляющими повышения экономической эффективности выемки тонких пластов являются:

- улучшение качества добываемых углей за счет увеличения сортности и исключения присечек боковых пород;

- снижение доли затрат на подготовительные работы и концевые операции;

- обеспечение нагрузки на лаву более 3000 т/сутки.

Наиболее распространенная в настоящее время комбайновая технология ведения очистных работ зачастую ставит забои на тонких пластах в разряд недостаточно эффективных из-за низких нагрузок [1, 2].

Наглядным свидетельством этого являются показатели работы очистных забоев ряда шахт Российского Донбасса. Так на шахтах ОАО «Гуковуголь» в 2007г.г. эксплуатировались комбайновые комплексы в составе комбайна KGS245 и крепи 3КД90Т с нагрузкой 1544 т (шахта «Алмахная»), комбайна МВ320Е и крепи КМР с нагрузкой 1108 т (ОАО «ШУ «Обуховская»), комбайна УКД250 и крепи 1КД80 с нагрузкой 849 т (шахта «Замчаловская), комбайна МВ280Е и крепи 2КД90Т с нагрузкой 1124 т (шахта «Дальняя).

Известно, что основными техническими и экономическими преимуществами струговой выемки в сравнении с комбайновой являются:

- возможность повышения концентрации горных работ, достижение высоких темпов подвигания линии очистного забоя и получения за счет этого высоких нагрузок на забой;

- повышение качества добываемого угля за счет увеличения сортности и снижения зольности;

- более высокая ремонтнопригодность за счет вынесения приводов в прилегающие горные выработки;

- более высокая безопасность при отработке пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа.

Несмотря на доказанную на практике высокую эффективность, в последние десятилетия струговая выемка на шахтах Российской Федерации применяется в ограниченном объеме.

Основными причинами такого положения являются:

- прекращение добычи угля на шахтах Российского Донбасса с наибольшим объемом струговой выемки;

- недостаточная информированность работников угольных шахт и проектных организаций о преимуществах и недостатках струговой выемки, об условиях применения струговых комплексов, технических характеристиках современных струговых механизированных комплексов;

- отсутствие механизированных крепей, наиболее полно отвечающих струговой выемки;

- прекращение серийного выпуска струговых комплексов российскими заводами [3].

В 1973 году бригада дважды Героя Социалистического Труда М.П. Чиха имела наивысшие показатели в угольной промышленности страны по объему добываемого угля, добыв за 31 рабочий день 237203 т антрацита из одной лавы, оборудованной струговым комплексом 1МКС. Максимальная добыча за сутки составила 8135 т [4,5].

В последние годы нагрузки на струговые комплексы при выемки пластов мощностью 0,85-1,5 м изменялись в пределах от 1000 до 2200 т/сут и при прочих равных условиях превосходили нагрузки на комбайновых комплексах [3].

Так в период с декабря 2006 года по январь 2008 года на шахте «Северная»

ОАО «Воркутауголь» в лаве №312-з эксплуатировался струговый механизированный комплекс КМС-ДБТ в составе механизированной крепи Ostzoj 065/14 (Чехия), оснащенный системой автоматизированного управления крепью РМС-R фирмы ДБТ (Германия) и струговой установкой типа GH 5.7N/9-38ve фирмы ДБТ [6].

Средняя нагрузка на лаву по угольной пачке при мощности пласта 0,9 м составила около 1000 т/сут, при этом наилучшие показатели были достигнуты в октябре 2007 г. – средняя нагрузка составила 1258 т/сут. За весь период эксплуатации с нагрузкой более 1500 т/сут лава работала 17 дней, из них 3 дня с нагрузкой более 2000 т/сут.

Практически с самого начала эксплуатации стругового комплекса КМСДБТ выемка угля велась с присечкой пород кровли, при этом фактически вынимаемая мощность пласта изменялась от 1,05 до 1,25м.

В 1996 г. на шахтах ОАО «Ростовуголь», ОАО «Обуховская» и ОАО «Воркутауголь» прошли промышленные испытания струговые механизированные комплексы 1МКД90СО, 1МКД90СН, «Дон-Фалия» и КМ137СХБ [7].

Наиболее представительными как по горно-геологическим и горнотехническим условиям эксплуатации, так и по достигнутым результатам, явились приемочные испытания струговых комплексов 1МКД90СО со струговой установкой СО90У, проводившиеся на шахте «Майская» ОАО «Ростовуголь», и 1МКД90СН со струговой установкой СН96, проводившиеся на шахте ОАО «Обуховская».

Испытания комплекса 1МКД90СО на шахте «Майская» проводились в лаве №1017 с декабря 1995 г. по октябрь 1996 г. Лава длиной 192 м отрабатывала пласт i21 мощностью 1,17 м с сопротивляемостью угля резанию 190 кН/м и со сложными горно-геологическими условиями. В центральной части выемочного столба была встречена зона утонений, раздувов и мелких внутрипластовых размывов угольного пласта. В пределах этой зоны мощность угольного пласта изменялась от 0,2-0,4 м до 1,7-1,8 м. При этом прохождение утонений производилось с применением БВР [8]. За период испытаний добыто 172118 тонн угля, при этом среднесуточная нагрузка на лаву, при работе без крупных горно-геологических нарушений пласта, составляла 1342-1450 т/сутки при среднем коэффициенте машинного времени 0,15 и простоях на подземном транспорте 21,1% времени. Максимальная суточная нагрузка составила 2200 т/сутки [1, 9, 10, 11].

Испытания комплекса 1МКД90СН на шахте ОАО «Обуховская»

проводились в лаве №3008 с марта по декабрь 1996 года. Лава отрабатывала пласт k2 мощностью 0,9-1,4 м с сопротивляемостью угля резанию 220-250 кН/м и с неблагоприятными горно-геологическими условиями. Особенно осложняли работу струга, и прохождение секций крепи повсеместно встречающиеся мелкоамплитудные взбросы угольного пласта мощностью 0,1-0,2м, образующие «пороги» в почве через 3-7 м по падению пласта. За период испытаний добыто 187738 тонн угля, при этом среднесуточная нагрузка на лаву при работе без существенных горно-геологических нарушений пласта составила 1230т/сутки при среднем коэффициенте машинного времени 0,1 и простоях на подземном транспорте 29,2% и по организационным причинам (отсутствие доставки людей) 20,6% времени. Максимальная суточная нагрузка составила 1950 т/сутки.

Удельный вес добычи угля с применением струговой выемки в Германии в 1990 году достигал 67%, в Чехии – 23%, в СССР – 5,3% [3].

По укрупненной оценке на действующих шахтах Российской Федерации рекомендуемая область применения струговой выемки угля включает 42 шахтопласта с промышленными запасами 665 млн. т. [3].

Это составляет примерно 30% запасов углей на пологих угольных пластах, залегающих в основных бассейнах Российской Федерации. Основной объем запасов, пригодных к струговой технологии выемки угольных пластов находится в Кузбассе и составляет 364,4 млн. т. (или 54,8% от общего объема запасов). На долю Российского Донбасса приходится 221,2 млн.т. (33,3%).

Кроме этого на шахтах Кузбасского, Воркутинского бассейнов и района Восточного Донбасса многие из пластов мощностью 0,85-2,0 м не вскрыты горными работами или плохо разведаны и горно-геологические условия залегания которых практически не изучены.

В настоящее время наиболее широкое применение струговая вемка получила на шахтах Украины.

Так в 2011 году в соответствии с программой развития струговой техники на шахтах Украины в работе находилось 15 очистных забоев с использованием струговой технологии выемки [12].

На шахтах Министерства энергетики и угольной промышленности работало 7 очистных забоев, из них 3 очистных забоя были оснащены механизированными крепями (МК98 и МКД80).

На предприятиях негосударственной формы собственности работало 8 очистных забоев. Используемое очистное оборудование было представлено украинской (УСТ2М, 1СН99) и зарубежной техникой (RHH42, GH800). В трех очистных забоях применялась механизированная крепь фирмы ДБТ. В таблице 1.1 представлены показатели работы лав, оборудованных механизированной крепью фирмы ДВТ и струговыми установками RHH42 и GH800 [12].

Основное отличие струговой выемки от комбайновой выемки заключается в способе отделения угля от массива. В настоящее время на шахтах применяются в основном узкозахватные комбайны со шнековым исполнительным органом, траектория движения резцов которого сочетает комбинацию вращательного и прямолинейного движения. В результате резцы шнека отделяют от угольного массива серповидную стружку толщиной от 0 до 0,05-0,10 м [4].

–  –  –

При использовании струговой выемки ширина захвата и толщина стружки совпадают. Стружка снимается по напластованию угольного пласта. При этом толщина стружки колеблется в узких пределах. При узкозахватной комбайновой выемке исполнительный орган производит отделение угля на глубину захвата, величина которой больше глубины зоны отжима. Поэтому большая часть резцов шнеков работает в неотжатой зоне пласта с высокими значениями сопротивляемости его резанию.

При струговой выемке исполнительный орган снимает стружку в наиболее отжатой части пласта и поэтому процесс выемки угля по сравнению с комбайновым менее энергоемок.

Практика показала, что при т струговой выемке благодаря малому захвату и более равномерному смещению кровли и пласта заметно снижается вероятность проявления горных ударов и выбросов угля и газа в очистных забоях. Это является существенным преимуществом при отработке пластов с обильным газовыделением и опасных по внезапным выбросам угля и газа [3].

На маломощных пластах скорость подачи комбайна и следовательно производительность ограничена:

- погрузкой отбиваемого угля на конвейер через частично перекрытое корпусом приводного редуктора погрузочное окно;

- пропуском угля в зазор между корпусом комбайна и днищем рештака.

При струговой выемке производительность струга определяется только толщиной стружки и производительностью конвейера.

Наиболее существенным и значительным преимуществом струговой выемки является высокая сортность добываемого угля и возможность существенного снижения, и, как правило и полного исключения присечек боковых пород, что ведет к снижению зольности добываемого угля.

Проведенные в Российском Донбассе исследования [3] показали, что выход крупно-средних сортов антрацита при струговой выемке по сравнению с комбайновой повышается на 20%.

При этом установлено, что замена комбайна стругом даже при отсутствии мероприятий по предотвращению переизмельчения угля на транспортной цепочке, позволяет повысить оптовую цену 1т угля на 4-5%, что в масштабах шахты, а тем более, акционерного общества, дает существенный экономический эффект [13].

Кроме этого отечественный и зарубежный опыт, в особенности в Германии, показывает, что наиболее эффективной при отработке тонких пластов в диапазоне изменения их мощности от 0,85 до 1,5м является струговая выемка [14, 15, 16, 17].

Кроме того, она имеет значительные резервы в увеличении производительности очистного забоя за счет повышения коэффициента машинного времени.

Основными техническими и экономическими преимуществами струговой выемки перед комбайновой являются:

- низкая энергоемкость выемки;

- более высокие нагрузки на очистной забой, в частности, рекордные нагрузки на лаву при мощности пластов до 1,0 м свыше 8000 т/сутки; 1,2 м – 16000 т/ сутки, а 1,3-1,4 м до 21000 т/сутки, что значительно выше, чем рекорды комбайновой выемки [3];

- повышение на 4-5% цены отгружаемого угля за счет снижения его зольности и повышения содержания крупно-средних сортов;

- облегченное техническое обслуживание и более высокая безопасность работ в показателях, отнесенных к 1000 т добытого угля;

- значительное снижение вероятности возникновения газодинамических явлений на выбросоопасных и удароопасных пластах.

Разработке струговых механизированных комплексов способствовали исследования специалистов Шахтинского научно-исследовательского и проектноконструкторского угольного института (ОАО «ШахтНИУИ»), института горного дела им. А.А. Скочинского, Гипроуглемаша, Донгипроуглемаша, Московского государственного горного университета, фирм ДВТ (Германия), Острой (Чехия), Глиник (Польша).

Существенный вклад в исследования и создание струговых механизированных комплексов внесли О.Б. Батин, А.Б. Голод, А.В. Докукин, В.Т.

Давыдянц, А.Д. Игнатьев, А.А. Карленков, В.В. Косарев, Г.А. Катков, Б.Б.

Луганцев, А.Г. Лаптев, В.А. Матвеев, Б.К. Мышляев, Б.А. Ошеров, Э.Д.

Подольский, А.С. Слепцов, В.В. Старичнев, В.Н. Хорин и другие.

В 1971 г. Шахтинский научно-исследовательский и проектноконструкторский угольный институт (ШахтНИУИ) стал головным в угольной отрасли по созданию струговой техники для выемки тонких угольных пластов. За истекший период институтом было создано три поколения струговых установок и комплексов.

Несмотря на то, что по своему конструктивному исполнению все струговые установки состоят из одних и тех же основных узлов и элементов, их конструктивные схемы имеют принципиальные различия. К таким различиям, в частности относятся расположение тягового органа по отношению к конвейеру струговой установки и конструкция исполнительного органа, что в конечном счёте и обуславливает деление струговых установок по типам [3].

Существует три основные типа струговых установок: отрывные, скользящие и комбинированные.

Характерные особенности струговых установок отрывного типа «Райсхакенхобель», различных модификаций СО заключаются в том, что тяговый орган располагается со стороны выработанного пространства, а исполнительный орган снабжен опорной плитой, движущейся по почве пласта.

Такая конструкция позволяет производить выемку угля в весьма тонких и тонких пластах обеспечивает удобство и безопасность работ по обслуживанию тягового органа. К недостаткам таких конструкций относятся отжатие рештачного става при проходе струга, несколько ограниченная область применения отрывных установок по сопротивляемости пласта резанию (Ап250 кН/м).

Следует отметить, что в последние годы специалистами ФРГ и РФ найдены технические решения, позволяющие струговым установкам отрывного типа работать практически без отжатия рештачного става от забоя (система «Швертхобель»), что существенно повышает технический уровень струговых установок.

На рисунке 1.1 представлена, разработанная ОАО «ШахтНИУИ) установка струговая 2СО3413 отрывного типа среднего класса, предназначенная для механизации основных производственных процессов по добыче и транспортированию угля в лавах длиной до 250 м с мощностью пласта 0,9-1,5 м, с углами падения по простиранию до 25, по восстанию – до 12, по падению – до 5, с сопротивляемостью угля резанию до 250 кН/м при минимальной мощности пласта и не более 125 кН/м при максимальной мощности пласта с энерговооруженностью 1000 кВт.

Характерные особенности струговых установок скользящего типа «Гляйтхобель», различных модификаций СН, С700 – Республика Украина, PL790

– Чехия заключается в том, что тяговый орган располагается с забойной стороны конвейера, а исполнительный орган не имеет опорной плиты и перемещается по специальной наклонной направляющей, закрепленной на забойной стороне конвейера.

–  –  –

1 – струг, 2 – цепь струга, 3 – орошение, 4 – гидрооборудование, 5 – стол гидрофицированный, 6 – привод струга, 7 – электрооборудование, 8 – привод струга, 9 – конвейер.

К достоинствам таких установок относится практически полное отсутствие отжима конвейера во время работы струга и более широкая область применения по сопротивляемости углей разрушению (до 300 кН/м) в сравнении с установками отрывного типа. К недостаткам – снижение безопасности и повышение трудоемкости при обслуживании тягового органа, а также увеличение металлоемкости, а следовательно, и стоимости в сравнении с установками отрывного типа. Кроме того, особенности конструкции не позволяют использовать такие установки для выемки весьма тонких пластов.

На рисунке 1.2 представлена установка струговая 2СН3413 скользящего типа, среднего класса.

Установка предназначена для механизации основных производственных процессов по добыче и транспортированию угля в лавах длиной до 250 м с мощностью пласта 0,85-1,4 м, с углами падения пласта при работе по простиранию не более 25, по восстанию – не более 12, по падению – не более 8, с сопротивляемостью пласта резанию не более 300 кН/м, с энерговооруженностью приводов 1000 кВт.

Характерные особенности струговых установок комбинированного типа «Гляйтшвертхобель», 3СКП заключается в том, что тяговый орган располагается со стороны выработанного пространства, а исполнительный орган снабжен опорной плитой, движущейся по специальной направляющей, расположенной между почвой пласта и конвейером.

К достоинствам таких установок относится широкая область применения по сопротивляемости угля резанию, как и у установок скользящего типа из-за практически полного отсутствия отжима конвейера при работе струга, удобства и безопасность работ по обслуживанию тягового органа, т.к. последний расположен со стороны выработанного пространства, как в установках отрывного типа. К недостаткам следует отнести еще большую металлоемкость, чем у установок скользящего типа.

–  –  –

Струговые установки комбинированного типа не нашли широкого применения на шахтах угледобывающих стран. Опыт применения такого струга в РФ тоже нельзя признать успешным.

В 1992-1995 г.г. ШахтНИУИ приступил к разработке струговых комплексов нового (по тем временам) технического уровня на базе крепи КД90 (стругового варианта 1КД90С) и струговых установок СО90У и СН96, выполненных на базе конвейера типа CПЦ271.

Целью разработки этих комплексов было создание высокопроизводительной и надежной струговой техники, охватывающей все разнообразие горно-геологических и горнотехнических условий шахтопластов Ростовского региона в диапазоне мощности 0,8-1,5м.

Перечисленные выше комплексы имеют высокую степень унификации по:

крепи 1КД90С; рештачному ставу конвейера и в значительной степени по основным и переходным рамам; приводным блокам, включая электродвигатели;

системам электропитания, контроля и автоматизации управления;

гидрофицированным столам и распорным устройствам; системам орошения и некоторым другим сборочным единицам.

В зависимости от типа входящих в их состав струговых установок (СО90У, СН96 или 3СКП) комплексы различаются исполнительными органами, навесным оборудованием, системами агрегатирования со средствами удержания от сползания струговых установок и их управления в вертикальной плоскости, применяемостью по сопротивляемости пласта резанию и сопротивлению пород почв на вдавливание.

В течение 1995-1997 гг. на шахтах Восточного Донбасса прошли промышленные испытания разработанные в ОАО «ШахтНИУИ» и изготовленные ОАО «Каменский машзавод» совместно с ОАО «Шахтинский машзавод»

струговые комплексы 1МКД90СО, 1МКД90СН, 1МКД90СК и 1МКД90СН-40 в составе крепи 1КД90С (струговое исполнение крепи КД90) и струговых установок нового технического уровня СО90У, СН96 и 3СКП.

Машины и оборудование комплексов типа МКД90С связаны определенной технологической последовательностью выполнения операций при добыче угля и имеют кинематические связи, определяющие его работу как единого агрегата.

Кинематической базой для всех машин и оборудования служит рештачный став забойного конвейера.

Секции крепи имеют шарнирную связь с забойным конвейером, который осуществляет силовую связь между секциями крепи при их передвижке с опорой на соседние секции.

Закрепление вынесенных на штреки приводов и их передвижка осуществляются гидрофицированными столами.

Корректировка положения струговой установки вдоль забоя относительно крепи производится устройством корректирующим.

Управление комплексом в вертикальной плоскости достигается регулировкой почвенных резцов струга, а также активным воздействием на рештачный став при помощи специальных устройств.

Результаты промышленных испытаний перечисленных струговых комплексов со струговыми установками отечественного и зарубежного производства были рассмотрены 18.09.1996 г. компанией «Росуголь» (протокол №13-23/22).

Одним из главных сдерживающих факторов внедрения и эффективного использования струговых механизированных комплексов агрегатированного типа являлось отсутствие специализированной струговой механизированной крепи, обеспечивающей:

- постоянное силовое взаимодействие с базой струговой установки. При этом механизм передвижки секции крепи и система агрегатирования должны обеспечивать возможность отжатия конвейера при проходе струга;

- необходимость прижатия исполнительного органа (струга) к забою строго определенным для каждых условий усилием;

- управление базой и стругом в вертикальной плоскости пласта;

- разворот фронта лавы на 10-12;

- взаимоориентирование конвейера струговой установки и секций крепи в направлении передвижки при незаряженной последовательной паевой схеме передвижки.

Весь комплекс этих условий невозможно выполнить на секции крепи, предназначенной для работы по комбайновой технологии.

Создание струговых механизированных крепей для струговых комплексов в Германии и Чехии подтверждает выше изложенное.

Длительный опыт применения струговой выемки на опасных по выбросам и горным ударам позволил установить, что струговая выемка не приводит к полному исчезновению выбросов угля и газа и горных ударов.

В решении задачи выемки опасных по выбросам и ударам пластов интерес представляет предложение ОАО «ШахтНИУИ» по созданию техники и технологии стругово-комбайновой выемки угольных пластов.

Создание стругово-комбайнового комплекса позволит снять все ограничения по области применения струговой выемки. Выемка щели щеленарезным комбайном в верхней части пласта позволит использовать струговую выемку на пластах с необрушающейся верхней пачкой, произведет разгрузку пласта, а значит значительно снизит крепость угля в зоне работы струга, что позволит работать струговым установкам на пластах с крепостью угля до 450 кН/м. Образование щели в верхней части пласта позволит применить струговую технологию выемки там, где происходит замещение пласта или имеются в нем твердые включения.

На рисунке 1.3 представлен стругово-комбайновый комплекс СКК.

Сущность стругово-комбайновой технологии выемки угля заключается в том, что выемка в очистном забое ведется двумя выемочными машинами: 20-30% мощности пласта вынимаются щеленарезным комбайном, а большая часть угольного пласта вынимается струговой установкой. Струговая установка имеет направляющие, по которым передвигается щеленарезной комбайн. Выемка пласта или слабой породы по напластованию практически без затрат энергии на их переизмельчение и погрузку обеспечивает более низкую по сравнению со шнековыми комбайнами энергоёмкость выемки [18, 19, 20, 21, 22].

а) б)

–  –  –

Стругово-комбайновый комплекс СКК представляет собой комплекс оборудования (струговая установка, щеленарезной комбайн, механизированная крепь, станции расположения приводов: столы или распорные устройства), объединенного по единому технологическому процессу, обеспечивающему механизацию выемки щели, отбойку, погрузку и доставку горной массы, крепления и управления кровлей в очистном забое при отработке выбросоопасных угольных пластов со сложными горногеологическими условиями.

Для выемки тонких пластов с пласта с частичным или полным замещением боковыми породами ЗАО «Донецксталь-Металлургический завод» разработал быстроходную выемочную машину БВМ Быстроходная выемочная машина БВМ сочетает в себе комбайновую и струговую выемку и предназначена для снижения затрат на преодоление геологических нарушений различной природы, обеспечения нагрузок на очистной забой от 3000 до 5000 т/сут и разрушения породных замещений пласта с прочностью на вдавливание не более 112 МПа (f=8) [23].

Базой БВМ является конвейер струговой установки с системой управления типа «Гляйтхобель».

Исполнительный орган БМВ представлен шарошечным барабаном диаметром 900 мм с захватом 200 мм, размещенный на несущей плите, расположенной под конвейером. Несущая плита аналогична подконвейерной плите исполнительного органа струговой установки RHH42 фирмы ДБТ.

Тяговое усилие на барабан передается круглозвенной цепью калибра 26х92мм, а тяговое усилие подачи передается круглозвенной цепью калибра 38х137мм. Цепь резания размещается по забойной стороне, причем тяговая ветвь открыта, холостая расположена в специальном канале перед забойной направляющей. Обе ветви цепи подачи скрыты в каналах по завальной стороне конвейера как в струговых установках типа «Райсхакенхобель».

Сравнительная оценка технико-экономических показателей струговой установки RHH42 и БВМ подтверждает значительный экономический эффект при разрушении породных замещений [23].

БВМ может работать как с однорядными, так и двухрядными щитовыми поддерживающе-оградительными крепями.

К недостаткам быстроходной выемочной машины БВМ следует отнести не соответствия требованиям правил безопасности в части:

- расстояния от забоя до кромки консоли перекрытия 650-795мм, что значительно больше 300мм;

- открытая рабочая ветвь цепи резания.

На рисунке 1.4 представлена быстроходная выемочная машина БВМ с крепью ДВТ.

Рисунок 1.4 – Быстроходная выемочная машина БВМ с крепью ДВТ.

В характеристиках струговых установок максимально допустимое значение сопротивляемости угля резанию в неотжатой зоне пласта составляет 250-300 кН/м [3]. Для выемки крепких углей из тонких пластов в Южно-Российском государственном политехническом университете (НПИ) им. М.И. Платова разработана машина с внезабойным приводом – фрезерно-струговая установка [24, 25].

Фрезерно-струговая установка (рисунок 1.5) состоит из выемочной машины, включающей исполнительный орган в виде фрезы 1 и нижней части струга 2, механизма вращения диска и подачи выемочной машины 3, лемехоотвальных погрузчиков, нижнего и верхнего приводов, расположенных на приводных головках изгибающегося скребкового конвейера, верхнего приводов конвейера, гидравлического и электрического оборудования, секций механизированной крепи 4.

Рисунок 1.5 – Фрезерно-струговая установка.

К достоинствам такой машины следует отнести существенное снижение уровня отжимающей от забоя нагрузки и, как следствие, снижение сил трения в опорах и повышение устойчивости рабочего органа. Механизм фронтального перемещения здесь остается прежним, то есть штатные гидроцилиндры подачи струговой установки. Система продольного перемещения и вращения диска исполнительного органа также в основном идентична струговой системе. Однако в рассматриваемой машине энергию движущейся цепи необходимо разделить на два потока с преобразованием одного из них во вращательное движение.

В состав представленных стругово-комбайнового комплекса СКК, быстроходной выемочной машины БВМ и фрезерно-струговой установки входит механизированная крепь, которая должна соответствовать струговой технологии выемки. Исходя из этого следует, что создание специализированной струговой механизированной крепи является актуальной задачей.

При отработке весьма тонких угольных пластов целесообразна безлюдная технология выемки.

Одной из наиболее перспективных безлюдных технологий отработки тонких угольных пластов является бурошнековая выемка.

Бурошнековые установки (в дальнейшем БШУ) широко применялись в США и последние модели имели высокий уровень технического совершенства, обеспечивающий неплохие технико-экономические показатели работы забоев, прежде всего — по производительности труда.

Отметим, однако, что достигнуто это было на сравнительно мощных пластах с небольшой крепостью угля. В дальнейшем объём применения БШУ снижался, т.к. они не могли обеспечить высокую интенсивность отработки выемочных участков, значительно уступая по производительности комбайновым комплексам. В нашей стране бурошнековая выемка рассматривалась преимущественно как технология для отработки маломощных (0,5 - 0,9 м) пластов, под соответствующие условия велось проектирование и изготовление БШУ.

Такой подход к БШУ сохранился и в настоящее время. Однако наличие значительных пригодных к отработке запасов в целиках угля на действующих шахтах обусловил создание типоразмеров БШУ и для пластов большей (до 1,5 м) мощности.

Рентабельная работа угледобывающих предприятий предполагает низкую себестоимость продукции не только за счет больших объемов добычи, но и при сравнительно небольших её масштабах - на мелких шахтах с немногочисленным штатом работников при высокой производительности труда. Для таких условий

БШУ подходят в наибольшей степени, т.к. их использование предполагает:

- минимальную численность рабочих, занятых на добыче (3-4 чел./смену);

- значительно меньшую, в сравнении с традиционными технологиями, стоимость добычного оборудования (в 5-8 раз);

- резкое удешевление процесса добычи (в 2-3 раза) за счет уменьшения потребности в материалах (взрывчатые вещества, эмульсия, запасные части и т.д.);

- повышение уровня безопасности и улучшение условий труда рабочих.

Использование БШУ также решает в принципе задачу оставления в выработанном пространстве породы от проходки подготовительных выработок.

Применение БШУ на антрацитовых пластах сдерживается невозможностью производительного направленного выбуривания таких пластов скважинами большой длины, обусловленное прежде всего высокой крепостью угля.

Крупным шагом в решении названной выше проблемы явилось создание бурошнекового комплекса безлюдной выемки (КБВ) «Вектор» (рисунок 1.6), технические возможности которого, прежде всего энерговооруженность, позволяют эффективно разрушать угли с сопротивляемостью резанию до 350 кН/м [26, 27, 28, 29].

1 – машина бурошнековая; 2 – бур шнековый; 3 – пульт управления; 4 – выносные пульты; 5 – устройства перемещения машины; 6 – энергоустановка; 7 – насосная установка; 8 – устройство перемещения энергоустановки; 9 – система вентиляции;

10 – оборудование для доставки и наращивания шнеков.

Рисунок 1.6 – Комплекс безлюдной выемки «Вектор».

Приемочные испытания бурошнековой установки КБВ «Вектор» проходили на шахте «Аютинская» ООО «Уголь-ЗУМК» [30].

С 04.07.05 по 26.07. 05 г. были проведены хронометражные наблюдения при прохождении комплексом КБВ скважин № 10 и 12 на длину 95,1 м каждая. Общая продолжительность хронометражных наблюдений составило 25 смен, за этот период отработано 85 чел. смен.

Анализ хронометражных наблюдений показал, что время эффективной работы комплекса по выемке угля из скважины составляло 12,1 %. На основные операции технологического цикла затрачивалось 50,4%, на вспомогательные операции технологического цикла – 23,1%. Простои составили 25,5%. Основные простои (17,9%) связаны с уходом исполнительного органа в почву или кровлю пласта скважины. Это было вызвано неэффективной системой управления исполнительным органом в вертикальной плоскости.

Анализ хронометражных наблюдений показал, что комплекс имеет резервы повышения производительности за счёт сокращения времени на вспомогательные и основные операции путём подготовки отрабатываемого участка в соответствии с технологией выемки и за счёт повышения квалификации оператора по управлению комплексом.

Приёмочные испытания позволили выявить следующие конструктивные недостатки:

- неэффективное управление буровыми коронами в вертикальной плоскости;

- недостаточная надёжность замковых соединениё шнековых буров;

- повышенный износ резцедержателей из-за неправильной установки резцов;

- нарушена соосность привода вращателя со шнековым ставом;

- низкая надёжность редуктора режущей части [30].

Стругово-комбайновый комплекс СКК, быстроходная выемочная машина БВМ и фрезерно-струговая установка находятся на стадии разработки и выводы о их работе будут представлены после проведения приемочных (шахтных испытаний). Применение БШУ в соответствующих условиях возможно в случае исправления конструктивных недостатков и доведения до достаточного уровня надежности основных узлов и агрегатов.

Поэтому из анализа существующего положения можно сделать вывод, что в решении проблемы повышения эффективности добычи угля из тонких угольных пластов большие потенциальные возможности имеет струговая технология выемки.

Из основных результатов приёмочных испытаний отечественных и импортных струговых комплексов (см. табл. 1.2) следует, что по показателям интенсивности выемки антрацитов струговые комплексы отечественного производства не уступают, а в ряде случаев, при прочих равных условиях, превосходят показатели работы струговых комплексов со струговыми установками производства фирм Германии [9].

Анализ данных таблицы 1.2 показывает, что основное снижение эффективности работы струговых комплексов зависит от потерь рабочего времени на внезабойных процессах, которые составляют 33-50%. При этом простои из-за неполадок с доставочными механизмами и на подземном транспорте составляют 11,6-29,2%.

Простои лав с отечественными струговыми установками СО90У и СН96 изза отказов оборудования очистного забоя были ниже, чем в лавах с установками производства фирм Германии и составляли соответственно 3,2-4,4% и 4,1-6,3%.

По результатам испытаний установлено, что ощутимую часть общих затрат рабочего времени составляют затраты на крепление и управление кровлей (манипуляции с секциями крепи и уборка обрушающихся пород), которые не совмещаются с процессом выемки угля и отражены в хронометражных картах. Но большой объем времени и трудозатрат составляют операции, которые совмещаются с процессом выемки и простоями по внешним причинам и отдельно не фиксируются хронометражными наблюдениями: освобождение зажатых секций, корректировка их положений и положений перекрытий, выход из «запахивания» в почву и др. Эти затраты значительно увеличивают трудоемкость добычи угля и серьезно дают о себе знать, как только снижаются непроизводительные потери рабочего времени.

–  –  –

Доля задержек крепления является самым убыточным видом простоя.

Важнейшей причиной задержки крепления являются трудности при управлении кровлей. Задержка крепления возникает, прежде всего, при наличии неустойчивой кровли, прохождения геологических нарушений, больших колебаниях мощности пласта, слабой почвы. Также условия и характер работы стругового выемочного комплекса предъявляют дополнительные требования к системе стабилизации положения конвейерного става струговой установки относительно механизированной крепи и подготовительных выработок.

Так при эксплуатации струговых комплексов 1МКД90СО и 1МКД90СН выявлен ряд недостатков связанных с механизированной крепью 1КД90С, существенно снижающих эффективность их эксплуатации в определенных горногеологических условиях [31]:

- низкое значение сопротивления секции крепи при предварительном распоре давлением 26 МПа приводило к расслоению и сдвигу пород кровли, а также образованию заколов у забоя, что приводило к снижению устойчивости первичных обнажений кровли;

- секции четырехстоечной двухрядной щитовой крепи 1КД90С имеют наибольшую конструктивную длину около 5400 мм, что приводит к их заклиниванию при переходе геологических нарушений (порогов в почве и кровле пласта) на нижнем пределе по мощности пласта и значительным простоям из-за проведения работ по их высвобождению;

- конструкция основания секции крепи не обеспечивает эффективной работы на слабой почве, так как в следствии высоких удельных давлений на передней кромке основания при передвижке секции крепи происходило либо её «запахивание» в слабую почву, либо выдавливание и бульдозирование слабой почвы перед секцией.

При этом существенное влияние на снижение показателей работы КМЗ оказало несоответствие механизированных крепей горно-геологическим условиям.

Для выбора механизированной крепи необходим надежный прогноз проявления горного давления в подготовленном к выемке столбе.

Следует отметить, что анализ результатов испытаний и опыт работы струговых механизированных комплексов в СССР, когда для струговой выемки приспосабливались крепи, разработанные для комбайновой технологии, в которых не учитывались все особенности их взаимодействия со струговым оборудованием показал, что для эффективного их использования необходимо создание специализированной струговой механизированной крепи [12, 31].

Особенности взаимодействия механизированной крепи и струговой установки заключаются в обеспечении:

- постоянного силового взаимодействия с базой струговой установки, при этом механизм передвижки секции крепи, и система агрегатирования должны обеспечивать возможность отжатия конвейера при проходе струга;

- прижатия исполнительного органа (струга) к забою строго определенным для каждых условий усилием;

- управления базой и стругом в вертикальной плоскости пласта;

- разворота фронта лавы на 10-12;

- взаимоориентирование конвейера струговой установки и секций крепи в направлении передвижки при незаряженной последовательной схеме передвижки.

Кроме этого на снижение показателей работы КМЗ оказывают влияние простои из-за работ, не предусмотренных технологией струговой выемки: уборка породы на сопряжении и крепление сопряжений, которые могут составлять в отдельных очистных забоях 11,8 – 21,2 % (табл. 1.2). В представленных в таблице

1.2 комплексах 1МКД90СО и «Дон-Фалия» крепление сопряжений осуществлялось металлическими стойками постоянного и нарастающего сопротивления и гидравлическими стойками. Приводы струговых установок располагались в прилегающих к лаве выработках на столах гидрофицированных СО75С и ДФС, которые обеспечивали их передвижку и удержание струговых установок от сползания.

Для обеспечения благоприятных и безопасных условий работы очистных забоев, снижении простоев и трудоемкости крепления сопряжений в соответствии с параграфом 162 «Правил безопасности на угольных шахтах» сопряжения очистных выработок с откаточными (конвейерными) и вентиляционными штреками (бремсбергами, уклонами, ходками и др.) должны быть закреплены механизированной передвижной крепью. Применение другого вида крепи допускается как исключение, при невозможности применения механизированной передвижной крепи. Конструкция специальных видов крепи сопряжения должна пройти экспертизу промышленной безопасности, после чего утверждается техническим руководителем организации и отражается в паспорте выемочного участка.

1.2 Анализ существующих механизированных крепей современноготехнического уровня.

Основной целью управления горным давлением при ведении очистных работ является регулирование проявлений горного давления в рабочем пространстве очистного забоя и за его пределами таким образом, чтобы при конкретном сочетании горно-геологических и горнотехнических факторов обеспечивалась эффективная и безопасная работа на данном и соседних очистных забоях, охрана прилегающих выработок, защита поверхностных объектов и т.д. [32, 33].

При этом решаются следующие задачи:

безопасность работы, предотвращение вывалообразований и завалов в поддерживаемых очистных и подготовительных выработках;

сведение до минимума общей трудоемкости и необходимых дополнительных затрат времени на управление кровлей (максимальное совмещение работ по управлению кровлей с процессом выемки);

обеспечение допустимых сдвижений поверхности;

возможность создания разгруженных и защищенных зон в горном массиве;

эффективное поддержание подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ.

Управление горным давлением при механизированной крепи определяется двумя факторами: возможностью механизированной крепи обеспечивать необходимое сопротивление и способностью непосредственной, частично разрушаемой, кровли передавать это сопротивление деформирующимся слоям прочных пород. Основная функция механизированной крепи состоит в поддержании и сохранении целостности непосредственной кровли, то есть предотвращении расслоения и образования вывалов породы в призабойном пространстве, а также в обеспечении требуемой скорости крепления в экстремальных ситуациях.

Существенный вклад в разработку механизированных крепей внесли ученые В.А. Бернацкий, Г.Г. Буров, В.Н. Гетопанов, Г.Н. Голубев, А.В. Докукин, Е.Д.Дубов, Б.М. Дельцов, А.А. Зиглин, Ю.А. Коровкин, С.С. Литвиненко, В.А.

Матвеев, Б.К. Мышляев, В.И. Солод, А.С. Слепцов, А.П. Туров, Л.И. Файнбурд, В.Н. Хорин, О. Якоби и другие.

По способу и характеру взаимодействия с кровлей пласта в комплексномеханизированных очистных забоях механизированные крепи разделяются на три типа: поддерживающие, поддерживающе-оградительные и оградительноподдерживающие [34, 35, 36, 37]. Последние два типа имеют ещё общее название

– щитовые.

В настоящее время в мировой практике имеется большое разнообразие конструктивных схем секций механизированных крепей, но при выемке тонких пластов наиболее широкое применение получили однорядные (двухстоечные) и двухрядные (четырехстоечные) щитовые поддерживающе-оградительные механизированные крепи (рисунок 1.7).

Основным достоинством секций щитовой крепи является то, что они воспринимают параллельные напластованию нагрузки, неизбежно возникающие при преодолении вывалов и выступов в кровле без повреждений.

Не менее важным является наличие в таких крепях связей между перекрытием и основанием, обеспечивающих передачу как сжимающих, так и растягивающих усилий. Это позволяет создавать на конце консольной части перекрытий повышенное поджатие нижних слоев кровли даже при значительном разрушении их над завальной частью перекрытий.

Рисунок 1.7 – Конструктивные схемы однорядных и двухрядных секций щитовой крепи.

Конструктивная схема секции крепи влияет на величину равнодействующей сопротивления секции, передаваемой её стойками кровле. Так в однорядной двухстоечной секции крепи, стойки которой соединены с перекрытием величина и направление равнодействующей сопротивления секции зависит от положения стоек, их наклона, момента вращения, создаваемого угловым гидроцилиндром, и пространственного положения рычагов, соединяющих заднее ограждение с основанием.

Кроме этого наличие силового углового гидроцилиндра в однорядной секции, соединяющего перекрытие с задним ограждением секции крепи обеспечивает возможность в ограниченных пределах изменять силовую схему передачи нагрузок от гидроцилиндров к кровле [38].

При таких условиях однорядная двухстоечная секция щитовой крепи с угловым гидроцилиндром между перекрытием и ограждением отличается от других щитовых крепей более коротким перекрытием, но более длинной консольной частью. Каждый участок кровли при передвижке секции с потерей контакта подвергается чередующимся разгрузкам и нагрузкам всего лишь 4-5 раз.

В двухрядной четырехстоечной секции щитовой крепи равнодействующая сопротивления приложена к перекрытию на большем расстоянии от забоя, чем в однорядной секции щитовой крепи. Перекрытие имеет соответственно большую длину и, следовательно, кровля при передвижке секции подвергается большему числу разгрузок и нагрузок в пределах призабойного пространства, чем при однорядной секции крепи.

Но в этой схеме при раздельном управлении рядами стоек можно легко менять точку приложения равнодействующей сопротивления крепи по ширине призабойного пространства и, в частности, обеспечивать достаточно высокое сопротивление консольной части перекрытия на контакте с кровлей.

Имеется возможность организации прохода для людей между рядами стоек, и в критических ситуациях (геологические нарушения, ложная кровля) два ряда стоек позволяют приблизить к забою первую точку силового контактирования перекрытия с кровлей.

В последние годы при создании механизированных комплексов для очистных забоев определилась тенденция к переходу на секции крепи с однорядным расположением стоек. При этом предполагается получить преимущества в некотором упрощении конструкции и, возможно, в металлоемкости крепи на 1 м длины очистного забоя.

Сравнительный анализ конструкций и опыта эксплуатации механизированных крепей с однорядным (типа М137, «Донфалия», КМП) и двухрядным (типа КД80 и КД90) расположением стоек показал:

- реального снижения металлоемкости в однорядной конструкции крепи в сравнении с двухрядной нет. На пластах мощностью от 0,8 до 1,5 м она имеет уровень 4,4 – 6 т/м у двухрядной крепи и 5,3 – 5,6 т/м у однорядной;

в очистных забоях с однорядным расположением стоек существенно увеличилось расстояние от забоя до ближайшего ряда стоек (с 2,2 – 2,6 м до 2,7 – 3,3 м) [38].

Последнее обстоятельство продолжило тенденцию к увеличению расстояния от забоя до равнодействующей сопротивления крепи при разработке новых конструкций крепей в последние годы, что негативно сказывается на поддержании первичных обнажений кровли. При удовлетворительном взаимодействии однорядных крепей с легко- и среднеуправляемой кровлей наблюдается резкое ухудшение состояния кровли на участках со слабой кровлей или почвой и возникают проблемы с управлением секцией крепи в вертикальной плоскости.

Это дает основание для вывода, что однорядные щитовые секции крепи более чувствительны к изменениям горно-геологических условий, чем двухрядные. Увеличенная длина забойной консоли перекрытия не всегда обеспечивает эффективное управление массивом кровли из-за недостаточной жесткости перекрытия. Особенно это относится к секциям крепи с минимальной конструктивной высотой 600 – 630 мм. Поэтому при их создании требуется более тщательный расчет конструкции. Однорядные конструктивные схемы секций механизированных крепей наилучшим образом оптимизируются для одного класса горно-геологических условий, преимущественно для легкоуправляемой или среднеуправляемой кровли [7].

К системам связей секций механизированной крепи с конвейером струговой установки предъявляются сложные и противоречивые требования. С одной стороны, необходимо максимально снизить силовое воздействие секции на конвейер и обеспечить возможность некоторого смещения его относительно секций крепи, а с другой – должно быть обеспечено конкретное усилие подачи исполнительного органа для разрушения угля.

В агрегатированных крепях секции не могут отставать от конвейера более чем на один шаг передвижки, при этом в процессе передвижки, необходимо обеспечить в определенных пределах их ориентацию относительно конвейера.

Агрегатирование позволяет использовать механизм передвижки крепи для управления установкой в вертикальной плоскости пласта, объединить средства передвижки крепи и подачи установки, упростить процесс автоматизации управления крепью и комплексом в целом.

При этом условия и характер работы стругового выемочного комплекса предъявляют дополнительные требования к системе стабилизации положения конвейерного става струговой установки относительно механизированной крепи и подготовительных выработок [39]:

- восприятие устройствами стабилизации положения конвейерного става или так называемыми системами агрегатирования механизированной крепи статических и динамических нагрузок, возникающих при работе струговой установки;

- обеспечение надежности функционирования системы агрегатирования при наличии отклонений от прямолинейности конвейерного става, обусловленных как технологическим режимом работы (при перемещении конвейерного става «волной», например, при выемке участками), так и вследствие случайных возмущений;

- обеспечение надежности работы секций механизированной крепи в сложных горно-геологических условиях, особенно при наличии «порогов» в почве пласта.

Исходя из этого для обеспечения надежности функционирования системы агрегатирования необходимо обеспечить податливость соединения механизма передвижки секции крепи и забойного конвейера в плоскости пласта. В то же время для удержания конвейерного става от сползания, а также для перераспределения межрештачных зазоров, указанное соединение должно обеспечивать заданное усилие удержания со стабилизирующим эффектом.

Анализ результатов исследований показывает, что для большинства существующих типов крепей присущи схождение или расхождение секций при их передвижке, сползание крепи и как следствие искривление ее «фронта» и положения конвейерного става.

Поэтому система агрегатирования крепи с конвейером должна предусматривать ориентирующие механизмы, обеспечивающие установку секции крепи в конце передвижки в заданное положение, по отношению к конвейеру.

Подобная система агрегатрования разработана ОАО «ШахтНИУИ» при создании комплекса КД90С (рисунок 1.8).

В ней плоский толкатель секции крепи 1 (балка крепи), вместе с домкратом передвижки 2, размещенном в центральном канале основания 3 секции крепи вертикальной осью 4 соединяется с опорой 5, которая горизонтальной осью 6 через вертикальный паз соединяется с бортом 7 конвейера 8. На опоре 5 закрепляются два гидропатрона 9, штоки которых упираются в сферические опоры 10 на плоском толкателе 1 секции крепи.

Гидропатроны обеспечивают направленную передвижку секций крепи, а также создают усилия, препятствующие свободным продольным перемещениям конвейера.

Недостатком данной системы является то, что при работе струговой установки гидропатроны должны находится постоянно под давлением рабочей жидкости. Кроме этого не учтен угол разворота толкателя 1 в основании, увеличивающий величину смещения секции (данное смещение не подлежит регулировке).

Рисунок 1.8 – Система агрегатирования с плоским толкателем механизма передвижки секции крепи.

Наиболее полно требованиям струговой выемки отвечает система агрегатирования (механизм передвижки крепи «Дон-Фалия») с упругоограниченной связью секций крепи с конвейером струговой установки посредством штанговых толкателей (рисунок 1.9) [3].

Механизм передвижки, размещенный в канале между лыжами 1 и 2 основания обеспечивает кинематическую связь секции крепи с забойным конвейером, а также передвижку секции крепи конвейера.

Механизм передвижки состоит из бугеля 3, в котором закреплены две упругие штанги 4 и гидроцилиндра передвижки секции 5. Одной стороной бугель шарнирно соединяется с навесным оборудованием конвейера 6, а с другой – со штангами и через опору 7 – со штоком домкрата передвижки. При этом цилиндр домкрата передвижки размещен в специальной опоре 8, которая шарнирно соединена с хомутом 9, шарнирно соединяющим лыжи основания.

Конструкция механизма передвижки с упругими штангами обеспечивает направленное передвижение секции крепи относительно конвейера, удержание его при передвижке от сползания по падению пласта в пределах упругих деформаций штанг и разгружает домкрат передвижки от боковых нагрузок.

Рисунок 1.9 – Система агрегатирования с упругими штангами.

Вместе с тем по результатам эксплуатации выявлена низкая надежность хомута, заключающаяся в его изломе и деформации мест присоединения хомута к лыжам основания при переходе секцией крепи «порогов» в почве пласта превышающих величину 100 мм.

На схеме преодоления «порогов» в почве пласта секцией крепи видно, что лыжи оснований смещаются относительно друг друга не только в вертикальном, но и продольном направлениях (рисунок 1.10) [39].

Разработанный ОАО «Гипроуглемаш» механизм передвижки секции крепи М137 (рисунок 1.11) состоит из задней стяжки 1, шарнирно соединенной с цилиндрическими толкателями 2, расположенными на лыжах основания 3 и 4.

Цилиндр гидродомкрата передвижки 5 шарнирно соединен со стяжкой, а шток с толкателем 6.

Проведенный анализ опыта эксплуатации крепи механизированной М137 на шахте «Ростовская» ОАО «Гуковуголь» показал, что секции крепи эффективно преодолевали значительные «пороги» в почве пласта.

Вместе с тем выявлена деформация штоков гидродомкратов передвижки секций крепи. Как правило это было связано с тем, что гидродомкрат передвижки не был разгружен от боковых нагрузок.

Кроме этого для извлечения гидродомкрата передвижки при работе крепи на тонких пластах практически отсутствует доступ к оси, соединяющей цилиндр со стяжкой.

Рисунок 1.10 – Схема преодоления «порогов» в почве пласта секцией крепи.

Все вышеперечисленное говорит о том, что требования, предъявляемые к силовым и кинематическим связям струговой установки и крепи наиболее полно обеспечивает механизм передвижки секции крепи с упругими направляющими элементами (штангами).

Поэтому при разработке современных механизированных крепей необходимо использовать механизм передвижки секции с применением упругих направляющих элементов (штанг).

Рисунок 1.11 – Механизм передвижки секции крепи М137.

Исходя из проведенных ранее исследований и анализа проведенного в настоящей работе механизм передвижки секции крепи должен обеспечивать:

- подачу струговой установки на забой строго определенным для каждых условий усилием;

- возможность отжатия конвейера струговой установки при проходе струга;

- разгрузку гидропатронов передвижки от изгибающих усилий;

- разворот фронта лавы до 10-12°;

- ориентацию секции крепи относительно конвейера струговой установки;

- удержание струговой установки от сползания, обеспечивая продольное смещение секции крепи и конвейера в пределах ±75 мм;

- обеспечение надежной работы секций механизированной крепи с основаниями катамаранного типа в сложных горно-геологических условиях, особенно при наличии «порогов» в почве пласта.

1.3. Анализ существующих механизированных крепей сопряжения современного технического уровня.

Дальнейшее повышение производительности труда в очистных забоях сдерживается рядом трудоемких операций на концевых участках лав:

- передвижка приводных головок забойного конвейера для подготовки к выемке последующей полосы угля;

- перестановка крепи в период передвижки головок конвейера;

- обеспечение закрепления рабочего пространства в местах сопряжения очистного забоя с примыкающими выработками, особенно рабочего пространства в зоне передвижки приводных головок забойного конвейера;

- местное усиление штрековой крепи в зоне опорного давления за счет дополнительной установки элементов усиления.

Поэтому трудоемкость концевых операций остается довольно высокой и составляет 15 – 30% общей трудоемкости работ в комплексно-механизированных забоях [40, 41].

К особенно трудоемким относятся работы, связанные с обеспечением закрепления рабочего пространства в местах сопряжений очистного забоя со штреками, в частности, в зоне расположения и передвижки приводных головок забойного конвейера и поддержания штрековой крепи [42].

Можно выделить два основных вида сопряжений лавы с участковой выработкой: транспортное и вентиляционное. Оба вида обязательно присутствуют в очистном забое. Различие между ними заключается в том, что одно сопряжение, помимо функций по управлению кровлей, поддержания участковой выработки, доставки и т.д. оборудовано пунктом пересыпа угля с лавного конвейера на подлавный перегружатель. Основное назначение второго (остальных) - доставка, обеспечение подачи (выдачи) воздуха в лаву (вентиляционное). К сопряжению лавы с вентиляционной выработкой предъявляются меньшие требования, чем к сопряжению с транспортной. Как правило, эти требования выражаются в обеспечении достаточного сечения для прохода воздуха и соблюдении минимальных зазоров для передвижения людей. К сопряжению с транспортным штреком требования значительно жестче.

Необходимо соблюдение регламентированных зазоров между крепью и установленным на сопряжении оборудованием; обеспечение достаточного сечения для проветривания очистного забоя; выполнение работ по подхватыванию верхняков крепи штрека в зоне створа лавы при снятии боковых стоек; если выработка сохраняется, то для ее повторного использования в качестве вентиляционной для следующего выемочного столба, должны выполняться необходимые мероприятия по возведению охранного сооружения.

Сопряжение лавы с транспортной выработкой характеризуется высокой концентрацией работ, загромождением пространства оборудованием, что ухудшает безопасность работ и увеличивает число несчастных случаев на сопряжении [43].

Вопросам исследования крепления сопряжения лав посвящено большое количество работ. Существенный вклад в разработку способов крепления сопряжения лав с прилегающими выработками и создание крепей сопряжения внесли ученые Ю.И. Бурчаков, К.-Э. Венер, В.П. Голуб, И.А. Давыдович, И.Ю.

Заславский, В.П. Зубов, Ю. Крав, И.А. Кияшко, В.А. Лидер, А.И. Петров, Х. Хове, И.Л. Черняк, А.П. Широков, О. Якоби и другие.

По способу взаимодействия с боковыми породами механизированные крепи сопряжений делятся на поддерживающие и поддерживающе-оградительные. По основным структурным критериям крепи сопряжений подразделяются на комплектные и агрегатные. Комплектные крепи состоят из двух и более кинематически связанных между собой секций и перемещаются вдоль штрека с помощью гидродомкрата двухстороннего действия.

Агрегатные крепи сопряжений имеют постоянную кинематическую связь с базовым элементом.

По технологическим критериям крепи сопряжений подразделяют по способу перемещения на скользящие и шагающие.

Существенный фактор, определяющий границы применения механизированных крепей сопряжений – их способность работать в штреках с определенной формой поперечного сечения [44].

Страны с развитой угольной промышленностью достигли определенных успехов в области создания и внедрения на пологих пластах механизированных крепей сопряжений, работающих в комплексе с рамной крепью участковых подготовительных выработок. Современный этап развития техники характеризуется гидрофицированием крепей, основной функцией которых является механизация процессов крепления и поддержания кровли на сопряжениях. Ведутся также интенсивные разработки, направленные на обеспечение полной механизации процессов крепления кровли, передвижки лавного конвейера.

Большинство перечисленных крепей, используемых на шахтах России и стран ближнего зарубежья, имеют ряд специфических недостатков, присущих каждой крепи в отдельности. Наибольшее применение нашли крепи типа 2МК-3, Т-6К, ОКС-1М и ГКС [43, 45].

В западных странах, угольные запасы которых сосредоточены в основном в пластах пологого залегания малой и средней мощности, ведутся работы направленные на создание и выбор рациональных систем разработки, сечения выработок и типа крепи выработки, а также совершенствование технологических процессов и создание средств механизации выемки, крепление и управление кровлей на сопряжениях очистных забоев с участковыми подготовительными выработками. Кинематические схемы зарубежных крепей практически не отличаются от отечественных. Основное их отличие состоит в конструктивном исполнении различных узлов и механизмов. Для увеличения длины участка выработки, поддерживаемой крепью, и повышения устойчивости крепи увеличены продольные и поперечные размеры несущих элементов, объединены в одно целое секционные и рамные конструкции, в некоторых случаях, применяются на одном сопряжении несколько секций, работающих отдельно друг от друга. Так, например, западногерманская фирма "Усшпурвис" разработала крепь, предназначенную для поддержания сопряжений лав с подготовительными выработками на длине 25 м. Она состоит из 10 секций, устанавливаемых впереди очистного забоя, и двух секций - позади лавы. Каждая секция состоит из двух рам с верхняком, стойками и основанием. Секции передвигаются по принципу шагания.

На шахтах России и стран ближнего зарубежья, в свое время, прошли испытания крепей типа: КС, 2М-81К-3, М-81СК, Т-6К, ОКС-1М, ГКС, МКШ, КСЛШ, МКС-1, крепи сопряжения агрегатов АКД, СА, А-3 и комплекса КМКВыполненный анализ показывает, что созданные и проектируемые крепи сопряжения не соответствуют в полной мере производственным требованиям.

Они не пригодны для применения в выработках с плоской и наклонной кровлей или арочной формы и не обеспечивают полной механизации работ, а также поддержания кровли впереди очистного забоя по всей длине участка наиболее активного проявления горного давления в выработке. Основными конструктивными недостатками являются слабая межсекционная или межрамная связь, влияющая на надежность работы крепи, и низкая устойчивость, вынуждающая производить передвижку крепи с некоторым активным распором.

Следствием этих недостатков являются смещение рам штрековой крепи вдоль выработки и обнажение ослабленных трещиноватостью пород кровли выработки.

Следует заметить, что наиболее совершенной конструкцией межрамной связи и компоновки верхняков являются крепи типа 1-КС и ОКС-1М.

С целью предотвращения топтания кровли перспективным направлением считается создание безразгрузочных бортовых крепей сопряжений. С этой целью и для механизации крепления сопряжений лав с участковыми выработками на пологих пластах мощностью 0,8-1,6 м Коммунарским горнометаллургическим институтом разработаны конструкции безразгрузочных бортовых крепей сопряжения типа КНС и КС1 [45]. Они состоят из забойных и посадочных полусекций, соединенных по кровле пружинным перекрытиями, а по почве направляющими, или соединяющими, балками для привода лавного конвейера. В зависимости от давления рабочей жидкости в гидростойке обеспечивается передвижение крепи под рабочей нагрузкой, нагрузкой предварительного распора или с разгрузкой.

Наряду с очевидными достоинствами крепи КНС и КС1 имеют и несколько существенных недостатков. Прежде всего эти крепи значительно дороже имеющихся типовых крепей, достаточно сложны и громоздки в эксплуатации, а также имеется и конструктивный недостаток: крепи состоят из одиночных секций и для передвижения им необходимо иметь достаточно надежную опору, роль которой играют якорные гидростойки.

Применяемые способы крепления сопряжений, основанные на использовании рамных и арочных штрековых крепей, характеризуются высокой материалоемкостью, низким уровнем механизации работ, высокой стоимостью и значительными затратами на доставку и возведение крепи, достигающими 13 общей трудоемкости работ по выемке угля в комплексно- механизированных лавах.

Использование механизированных крепей сопряжений в лавах не исключает ручных работ по усилению штрековой крепи впереди очистного забоя, креплению ниш и берм, в результате чего удается незначительно снизить трудоемкость крепления [46, 47, 48].

В лаве № 3015 ОАО «ШУ «Обуховская» в составе комплекса очистного комбайнового 1ДФО эксплуатировалась крепь сопряжения УКС производства Украина.

Крепь сопряжения УКС (рисунок 1.12) предназначена для механизации процессов крепления в штреках арочного и трапециевидного сечения в зоне их сопряжения с лавой и концевых операций, связанных с выносом приводов забойных конвейеров в подготовительные выработки, их удержанием, распором, передвижкой и настройкой при изменении угла падения и величины подрывки пласта. Крепь сопряжения используется для работы в лавах, оборудованных очистными комплексами типа МКД90, МДМ, МКДД и др. [49].

Заложенный принцип передвижения секции и стола распорного - их попеременное подтягивание к опоре - позволяет в результате многократных передвижек при работе переместить их без каких-либо коррекций точно к месту установки опоры которое определяется в зависимости от сечения и состояния штрека, а также от графика ведения работ в лаве.

При эксплуатации крепи сопряжения УКС установлено, что отслеживание лавы по углу ее разворота осуществляемое заложенным принципом, является весьма трудоемким процессом.

На шахте «Алмазная» ОАО «УК «Алмазная» в составе комплекса 3КМГ.ПА эксплуатировалась крепь сопряжения FAZOS-18/38 производства Польша (рисунок 1.13) [50].

Крепь сопряжения состоит из трех секций. Крайняя правая и левая секции соединены между собой и образуют общую рамку. Средняя секция является конструктивно независимым элементом, соединенным с крайними секциями посредством системы двух домкратов передвижки крепи сопряжения.

Передвижка крепи сопряжения осуществляется в следующей последовательности:

- средняя секция передвигается после выемки полосы угля шириной 0,8 м.

Передвижка средней секции осуществляется дважды, т.е. два цикла по 0,8 м;

- после передвижки средней секции передвигаются две крайние секции на шаг равный 1,6 м.

Как видно из представленного рисунка 1.13 в крепи не предусмотрен стол или плита для расположения и фиксации привода забойного конвейера.

После месяца эксплуатации крепь сопряжения была FAZOS-18/38 демонтирована.

Причинами демонтажа стали:

- отсутствие продольной устойчивости секций крепи сопряжения;

- запахивание оснований секций крепи сопряжения в почву штрека.

Рисунок 1.12 - Крепь сопряжения УКС.

Рисунок 1.13 - График контактных давлений, передаваемых на почву пласта основаниями секций крепи сопряжения FAZOS-18/38.

Отсутствие продольной устойчивости секций крепи сопряжения объясняется наличием над основными перекрытиями секций крепи пустот и контактами основных перекрытий с кровлей передними частями (рисунок 1.13 – реакция R1). На рисунке 1.13 представлен график контактных давлений, передаваемых на почву основаниями секций крепи сопряжения, где контактные давления Rх на концах передних частей оснований в несколько раз превышают средние значения Rхср., что и приводило к их запахиванию.

Механизированная крепь сопряжения СО75К, разработанная ОАО «ШахтНИУИ» предназначена для поддержания кровли транспортного и вентиляционного штреков при выемке угольных пластов струговыми установками СО75, СН75 и УСВ с приводными станциями, вынесенными в прилегающие к лаве выработки [51].

Крепь сопряжения СО75К состоит из двух связанных между собой правой и левой секций, перемещающихся одна относительно другой в продольном и поперечном направлениях (рисунок 1.14).

Рисунок 1.14 - Механизированная крепь сопряжения СО75К.

По балке нижнего основания правой секции перемещается основание стола.

При этом стол осуществляет регулирование положения приводных станций по высоте штрека за счет снятия и установки жестких проставок, поворот приводных станций в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также их удержание.

Передвижка крепи сопряжения СО75К осуществляется при неработающих приводах струга и конвейера в следующей последовательности. Первоначально разгружается и передвигается левая секция. Затем разгружается и подтягивается правая секция. Изготовлен опытный образец механизированной крепи сопряжения СО75К, который был представлен к приемочным (шахтным) испытаниям. По результатам приемочных испытаний работы по крепи сопряжения были прекращены и ОАО «ШахтНИУИ» приступил к разработке столов гидрофицированных СО75С для размещения приводных станций струговых установок в прилегающих к лаве выработках.

Из анализа существующего положения можно сделать вывод, что существующие механизированные крепи сопряжений не соответствуют в полном объеме струговой технологии выемки.

Кроме закрепления рабочего пространства в местах сопряжений очистного забоя со штреками механизированная крепь сопряжения должна обеспечивать расположение и передвижку привода струговой установи, регулировку его по высоте бермы и отслеживать лаву по углам ее падения и разворота, а также удерживать струговую установку от сползания по углу падения пласта.

1.4 Анализ существующих методов расчетов механизированных крепейочистных забоев.

Сопротивление механизированной крепи очистного забоя является одной из важнейших характеристик, так как оно в значительной мере определяет состояние кровель в очистных забоях, а следовательно, безопасность и эффективность очистных работ.

В «Руководстве по управлению горным давлением на выемочных участках шахт Восточного Донбасса» [32], разработанным О.Б. Батиным, А.П. Бондаренко, Б.Б. Луганцевым, В.В. Беликовым (ОАО «ШахтНИУИ»), Н.Г. Трофимовым, Н.А.Писсеевым, А.Б. Голодом (ПО «Ростовуголь»), К.И. Рутьковым, В.А.

Савиным (ПО «Гуковуголь») выделены четыре основные типа кровель по нагрузочным свойствам:

1-й тип. Непосредственная кровля на высоту более (5-6) вынимаемых мощностей пласта сложена легко и среднеобрушающимися породами. Эти породы, зависая с некоторым вылетом в выработанном пространстве, затем беспорядочно обрушаются, хорошо подбучивая основную кровлю или верхние слои непосредственной кровли.

тип. Непосредственная кровля на высоту (4-5) сложена 2-й mв среднеобрушаемыми породами, выше залегают труднообрушающиеся или весьма труднообрушающиеся слои пород. В этом случае разрушение пород кровли чаще всего происходит блоками высотой (4-5) mв, которые ступенчато смещаясь относительно друг друга, образуют арочную систему.

3-й тип. Непосредственная кровля на высоту до (3-4) mв сложена легко и среднеобрушающимися породами, выше которых в основной кровле залегают труднообрушающиеся или весьма труднообрушающиеся слои пород, разрушающиеся на длинные блоки высотой m0 и длиной L0.

4-й тип. В непосредственной кровле залегают породы склонные к плавному опусканию в выработанном пространстве, или любые другие породы, при частичной или полной закладке выработанного пространства. В принципе в этом случае необходима лишь только легкая призабойная крепь, препятствующая выпадению в призабойное пространство отдельных относительно мелких кусков или блоков пород кровли.

В условиях Российского Донбасса типичными являются структуры, относящиеся к 1-му и 2-му типам.

Для структур 1-го типа нагрузка на крепь может быть определена по формуле [32]:

m кр ( C н), Qн н R m кН/м; (1.1) 2tg где: mн – мощность активной непосредственной кровли, создающей нагрузку на крепь, м;

–  –  –

где: mв – вынимаемая мощность пласта с учетом «ложной» кровли и «ложной»

почвы, м;

– величина коэффициента опускания кровли на 1 метр подвигания забоя, = 0,04-0,05;

mn – суммарная мощность поднятия почвы в выработанном пространстве и оставленного на почве угольно-породного штыба, м; на малых и средних глубинах mn 0,1 mв, а на глубинах более 800 м – mn 0,15 mв;

Кр = (1,15-1,35) – средний коэффициент разрыхления пород кровли при их обрушении, зависящий от мощности пласта и fнс – крепости пород по М. М.

Протодьяконову.

Для структур кровель 2-го типа может быть определена по формуле [32]:

n Q кр н m Б l 2 n 1 1 сtg, кН/м; (1.3) 2 где: mБ – высота блоков, примерно равная мощности непосредственной кровли, м;

l – ширина блока, обычно равна шагу передвижки крепи, м;

n1 и n2 – количество блоков, поддерживаемых крепью, и зависающих за крепью, и n, n 2 1;

R n1 25 l = 0,75 – коэффициент трения породы по породе;

= (70-80) – угол наклона трещин, образующих блоки.

Для представленных выше типов кровель определение необходимого сопротивления сводится к рассмотрению статических силовых схем, характерных для конкретных типов кровель и не учитываются геомеханические процессы в кровле очистного забоя, которые характеризуются значительной динамикой, при которой нагрузка на крепь меняется с каждым циклом выемки угля.

Для повышения адаптивности механизированных крепей к горногеологическим условиям их эксплуатации необходимы достоверные данные по сопротивлению секций.

В работах О. Якоби [34] и Ю.А. Коровкина [35] представлены схемы к расчету сопротивления двухрядной щитовой секции крепи (рисунок 1.15) и однорядной щитовой секции крепи (рисунок 1.16).

–  –  –

Условие статики основания щитовой крепи:

m А P a cos 1 l a cos 2 2T1 l1 a cos 3 h 1 sin 3 2T2 l 2 a cos 4 h 2 sin 4 0;

Y R Pcos 1 cos 2 2T1 cos 3 2T2 cos 4 0. (1.7) Из представленной системы уравнений определяется усилие R и координата а.

По представленным схемам определяются равнодействующая сопротивления и реакция оснований на почву пласта.

При этом в соответствии с ГОСТ Р52152-2003 «Крепи механизированные для лав. Основные параметры. Общие технические требования. Методы испытаний» [53] среднее давление на почву пласта секций крепи определяется как отношение сопротивления секции к площади ее основания, контактирующей с почвой.

В РТМ 24.007.

01 отсутствует схема взаимодействия перекрытия и основания с боковыми породами и расчетная схема однорядной щитовой секции механизированной крепи.

В представленных в РТМ расчетных схемах учитывалась лишь сила трения перекрытия о породы кровли и не учитывались силы трения, возникающие в шарнирах четырехзвенника, соединения заднего ограждения с перекрытием и опорах стоек.

При распоре секций крепи всегда имеет место смятие контактного слоя штыба и неровностей профиля почвы, а также локальное внедрение оснований по причинам наличия крена секций и неудовлетворительной эпюры давлений на почву пласта под основаниями секций по их длине и ширине.

Поэтому среднее давление на почву пласта секций крепи, заложенное в ГОСТ Р52152-2003 некорректно.

Разработанная в работе Ю.П. Золотарева [13] математическая модель предусматривает расчеты контактных давлений, передаваемых на почву основаниями секций щитового типа, только от вертикальных составляющих усилий гидростоек Р1 без учета усилий, действующих со стороны рычагов четырехзвенника заднего ограждения Т1 и Т2, которые приложены к завальной части основания.

Расчетами с участием автора установлено, что усилия в рычагах составляют 20 – 50 % от усилия гидростоек. Поэтому они существенно влияют на величину и распределение реальных значений контактных давлений по длине основания щитовой секции крепи и должны быть учтены при определении технических характеристик щитовой механизированной крепи [31].

Следует отметить, что в действующем государственном стандарте, устанавливающем основные параметры и общие технические требования к механизированным крепям [53], регламентируется лишь среднее давление на почву пласта – до 2,0 МПа для слабых пород и свыше 2,0 МПа – для прочных пород почвы.

Однако как показывает практика, ориентация на средние давления не соответствует реальным условиям работы механизированных крепей, и стандарт в этом плане нуждается в серьёзной корректировке.

Известно, что удельная площадь вывалов перед крепью зависит от расстояния между забоем и концами консолей перекрытий, а точнее между забоем и первой точкой контакта консоли с кровлей и от ее реакции, т.е. усилия на конце консоли.

РТМ 12.44.056-85 «Методы расчета распределения сопротивления механизированных крепей по ширине рабочего пространства» [54] предусматривает сопоставление результатов расчета распределения сопротивления механизированных крепей на стадии их проектирования с регламентированными требованиями к сопротивлению и корректировку параметров перекрытий.

Общая длина консоли l1 секции крепи определяется исходя из параметров струговой установки, основных параметров однорядной щитовой секции крепи и требований правил безопасности ведения очистных работ [55, 56, 57, 58].

Полученные в результате расчета по РТМ 12.44.056-85 графики распределения сопротивления управляемой консоли сравниваются с эпюрой

–  –  –

Рисунок 1.19 – Распределение сопротивления секции крепи с активной управляемой консолью (б), регламентированного горного давления (с), активного горного давления (д).

По второму критерию сравниваются интенсивность внешней нагрузки на конце консоли q0 и интенсивность сопротивления n-го участка консоли qn:

qn 1 (1.11) q0

Усилие на конце управляемой консоли:

М кр Р0,кН. (1.12) lк В результате выполненных в работе [31] расчетов параметров управляемой консоли однорядной щитовой секции крепи КС по РТМ с участием автора установлено, что длина управляемой консоли должна быть 1,2 м. При этом усилие на конце консоли должно составлять не менее 100 кН.

В однорядной поддерживающе-оградительной щитовой секции крепи усилие на конце консоли перекрытия зависит не только от усилия углового гидродомкрата, но и направления его приложения, т.е. координат опор углового гидродомкрата относительно оси, соединяющей перекрытие с задним ограждением. При этом усилие на конце консоли перекрытия от усилия углового гидродомкрата должно быть взаимосвязано с усилием, обусловленным весом секции. В противном случае при несоответствии силовых и конструктивных параметров расположения углового гидродомкрата усилию на конце консоли перекрытия приведет к потере продольной устойчивости однорядной секции щитовой крепи.

В настоящее время для однорядных щитовых секций крепи не существует методики расчета сопротивления консоли (усилия на конце консоли) учитывающей направление приложения усилия углового гидродомкрата.

Поэтому необходимость проведения исследований и разработки методики расчета усилия на конце консоли перекрытия от направления приложения усилия углового гидродомкрата не вызывает сомнений.

1.5 Выводы. Цель и задачи исследований.

1. Наиболее эффективной при отработке тонких пластов мощностью от 0,85 до 1,5 м является струговая выемка. Наиболее существенным и значительным преимуществом струговой выемки является высокая сортность добываемого угля и возможность существенного снижения, а, как правило - и полного исключения присечек боковых пород, что ведёт к снижению зольности добываемого угля. Кроме того, она имеет значительные резервы в увеличении производительности очистного забоя за счет повышения коэффициента машинного времени.

2. Анализ результатов испытаний и опыт работы струговых механизированных комплексов в СССР, в период наивысшего развития их применения, когда для струговой выемки приспосабливались крепи, разработанные для комбайновой технологии, в которых не учитывались все особенности их взаимодействия со струговым оборудованием показал, что для эффективного их использования необходимо создание специализированной струговой механизированной крепи. Однако снижение интереса к струговой выемке замедлело процесс создания такой крепи.

3. Наиболее полно предъявляемым требованиям к силовым и кинематическим связям струговой установки и крепи (системе агрегатирования) отвечает механизм передвижки секции крепи с упругими направляющими элементами (штангами), обеспечивающими направленное передвижение крепи и удержание струговой установки от сползания в пределах упругих деформаций штанг.

4. Существующие механизированные крепи сопряжений не соответствуют в полном объеме струговой технологии выемки. Кроме закрепления рабочего пространства в местах сопряжений очистного забоя со штреками механизированная крепь сопряжения должна обеспечивать расположение и передвижку привода струговой установки, регулировку ее по высоте бермы и отслеживать лаву по углам ее падения и разворота, а также удерживать струговую установку от сползания по углу падения пласта.

5. Определение необходимого сопротивления крепи для кровель угольных пластов Восточного Донбасса сводится к рассмотрению статических силовых схем, характерных для конкретных типов кровель и не учитываются геомеханические процессы в кровле очистного забоя, характеризующиеся значительной динамикой, при которой нагрузка на крепь меняется с каждым циклом выемки угля.

6. Известные методы расчета сопротивления секции крепиучитывают лишь силу трения перекрытия о породы кровли и не учитывают силы трения, возникающие в шарнирах четырехзвенника, соединения заднего ограждения с перекрытием и опорах стоек. В РТМ 24.007.01 отсутствует схема взаимодействия перекрытия и основания с боковыми породами и расчетная схема однорядной щитовой секции механизированной крепи.

7. Регламентируемые ГОСТ Р52152-2003 значения давлений, создаваемых секциями крепи, на почву пласта являются средними и не могут быть применены в качестве критерия выбора секций крепи по этому фактору.

Математическая модель Ю.П. Золотарева не учитывает усилий, действующих со стороны рычагов четырехзвенника заднего ограждения, которые приложены к завальной части основания.

8. Для однорядных щитовых секций крепи не существует методики расчета сопротивления консоли (усилия на конце консоли) учитывающей направление приложения усилия углового гидродомкрата, т.е.

координат опор углового гидродомкрата относительно оси, соединяющей перекрытие с задним ограждением. Поэтому необходимость проведения исследований и разработки методики расчета усилия на конце консоли перекрытия от направления приложения усилия углового гидродомкрата не вызывает сомнений.

Учитывая сказанное, целью настоящей работы является разработка методов определения силовых и конструктивных параметров механизированных крепей струговых комплексов с учетом закономерностей их взаимодействия с вмещающими породами и струговой установкой.

Идея работы заключается в том, что повышение технической производительности стругового механизированного комплекса достигается на основе комплексного учета взаимосвязи конструктивных параметров механизированной крепи и ее силового взаимодействия с вмещающими породами и струговой установкой в движущемся очистном забое.

На рисунке 1.20 представлена взаимосвязь основных параметров, определяющих качество механизированной крепи.

Научные задачи.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решались следующие основные задачи:

- разработка методов определения силовых и конструктивных параметров механизированных крепей при струговой технологии выемки;

разработка метода и алгоритма прогноза нагруженности механизированной крепи в движущемся очистном забое;

- обоснование технических требований и конструкций механизмов передвижки однорядных и двухрядных щитовых секций механизированной крепи;

- обоснование технических требований конструкции механизированной крепи сопряжения при струговой технологии выемки;

- разработка рекомендаций по совершенствованию существующих струговых механизированных комплексов и созданию новых на основе комплексного учета взаимодействия механизированной крепи и крепи сопряжения с вмещающими породами и струговой установкой.

Рисунок 1.20

2. Разработка методов определения силовых и конструктивных параметров механизированных крепей при струговой выемке

2.1 Разработка методов определения фактического сопротивления щитовых механизированных крепей.

В настоящее время остро стоит вопрос повышения адаптивности механизированных крепей к горно-геологическим условиям их эксплуатации. С механизированными комплексами в нормальных условиях лавы имеют высокие нагрузки и могут обеспечить рентабельность разработки угольных месторождений, но в сложных условиях (неустойчивая и весьма неустойчивая кровля, слабая почва, геологические нарушения) их производительность резко (в несколько раз) падает.

Из опыта эксплуатации общепризнанными значениями сопротивления крепи, которые необходимы для пластов мощностью 0,7 –1,5 м с трудноуправляемыми кровлями являются 500 – 830 кН/м (2000 – 3320 кН/м), а со среднеуправляемыми кровлями – 350 – 530 кН/м2 (1400 –2100 кН/м).

При этом опыт конструирования крепей показал, что создание однорядных щитовых механизированных крепей с минимальной конструктивной высотой 600 – 630 мм и уровнем рабочего сопротивления свыше 700 кН/м является весьма проблематичным [7].

Определенный интерес представляет опыт эксплуатации механизированных крепей ДФК5 и 2КТК в условиях пласта К2 ОАО «ШУ «Обуховская» [59].

Непосредственная кровля пласта k2 представлена песчанистыми сланцами крепостью f = 7-9, мощностью 6,02…16,5 м средней устойчивости. Шаг посадки колеблется от 5…7 м до 30…35 м.

Основная кровля представлена песчанистыми и глинистыми сланцами мощностью 3-10 м, шаг посадки от 20 до 40 м.

Почва пласта - песчанистый сланец крепостью f = 8-10, к пучению не склонна. Прочность породы почвы на вдавливание 3-3,5 МПа.

Вынимаемая мощность пласта k2 – 1,1-1,25 м.

Согласно методике, изложенной в «Руководстве по управлению горным давлением на выемочных участках шахт Восточного Донбасса» для выемки пласта k2 сопротивление крепи для управления кровлей должно быть не менее 1620 кН/м и соответственно сопротивление крепи не менее 426 кН/м2 [32].

При отработке пласта k2 были использованы поддерживающеоградительные (щитовые) механизированные крепи ДФК5 и 2КТК, работающие в комплексе с комбайнами по незаряженной схеме передвижки секции.

Механизированная крепь ДФК5 однорядная, а 2КТК – двухрядная с расстоянием между рядами стоек равным 950 мм.

Основные параметры секций механизированных крепей ДФК5 и 2КТК:

ДФК5 2КТК

–  –  –

Основные параметры секций механизированных крепей ДФК5 и 2КТК определены по рекомендациям ГОСТ Р52152-2003.

Так сопротивления крепей для управления кровлей вычислены по формуле [53]:

–  –  –

Рс – сопротивление секции, кН;

F – площадь кровли, поддерживаемая секцией в исходном положении, м2;

В – размерный коэффициент, принимаемый на основании опыта эксплуатации равным 3,5-4,0 м.

Для крепи ДФК5 размерный коэффициент принят В = 3,5 м, а для 2КТК – В = 4,0 м, так как длина поддерживаемой части перекрытия секции крепи ДФК5 на 0,75 м короче поддерживаемой части перекрытия секции крепи 2КТК.

По результатам эксплуатации механизированных крепей ДФК5 и 2КТК установлено:

1. Механизированная крепь ДФК5 обеспечивала надежное поддержание кровли и сохранение очистного забоя в рабочем и безопасном состоянии.

2. Не смотря на то, что у крепи 2КТК сопротивление крепи для управления кровлей (2115 кН/м) выше чем у ДФК5 (1910 кН/м) наблюдалось частое срабатывание предохранительных клапанов гидроблоков стоек 2КТК, что приводило к:

- посадке секций крепи «нажестко», особенно на участках лавы, где вынимаемая мощность пласта находилась на минимальном пределе;

- ускоренному выходу из строя предохранительных клапанов гидроблоков стоек.

В результате анализа установлено, что причиной частого срабатывания предохранительных клапанов гидроблоков стоек крепи 2КТК явилось не соответствие сопротивления крепи для управления кровлей горно-геологическим условиям залегания пласта k2.

В соответствии с ранее действующим ГОСТ 15852-82 удельное сопротивление крепи на 1 м длины лавы или сопротивление крепи для управления кровлей вычислялось по формуле [60]:

Рy = P0/t, (2.2)

где: t – шаг установки секций крепи, м;

Р0 – несущая способность при рабочем сопротивлении последнего от забоя ряда стоек секции крепи или последнего и предыдущего рядов стоек, если расстояние между ними не более 0,6 м, кН.

В секции крепи 2КТК расстояние между рядами стоек составляет 950 мм.

Следовательно сопротивление крепи для управления кровлей должно быть рассчитано исходя из несущей способности при рабочем сопротивлении последнего от забоя ряда стоек секции крепи, т.е. Py должно составлять 1057,3 кН/м, что значительно меньше требуемого 1620 кН/м.

Указанный параметр имеет существенное влияние на силовое взаимодействие крепи с породами кровли и почвы пласта, существенно осложняющим их нормальную эксплуатацию в определенных горногеологических условиях.

Анализ примеров практики применения механизированных комплексов показал, что недостаточное внимание уделялось взаимодействию крепи с трудноуправляемой кровлей и не учитывались особенности разных технологий выемки, в частности струговой.

При комбайновой технологии выемки наиболее рациональной является заряженная последовательная схема передвижки секций крепи, при которой передвижение секций крепи осуществляется вслед за исполнительным органом комбайна [61].

Основными преимуществами данной схемы передвижки являются полное немедленное закрепление обнажений кровли вслед за проходом комбайна и ускорение технологического цикла в очистном забое. Недостаток - относительно увеличенная по сравнению с незаряженной схемой длина консоли перекрытия секции крепи.

При струговой технологии выемки в основном применяется незаряженная последовательная паевая схема передвижки секций крепи, когда передвижение секций начинается последовательно внутри каждого пая после выемки струговой установкой полосы угля шириной, равной шагу передвижки секций.

Преимуществом данной схемы передвижки является относительно уменьшенная длина консоли перекрытия секции крепи и лучшее поддержание бесстоечного призабойного пространства в исходном положении. Недостаток – наличие значительного незакрепленного пространства в зоне передвижения секций крепи.

Если же породы кровли склонны к вывалам, то в струговых лавах эффективно поддерживать кровлю над вынимаемой полосой угля значительно труднее, чем в комбайновых лавах. Причина заключается в том, что принцип работы струговой установки обуславливает запаздывание крепления.

Поэтому к конструкции и параметрам перекрытия секции струговой механизированной крепи предъявляются повышенные требования по обеспечению поддержания бесстоечного призабойного пространства по всей длине очистного забоя.

Для эффективной работы стругового механизированного комплекса рабочее сопротивление крепи и особенно консольной части перекрытия секций крепи должны соответствовать определенному типу кровли. При этом должно обеспечиваться надежное поддержание кровли в бесстоечном призабойном пространстве и оптимальный для струговой выемки отжим угля.

Слишком высокое рабочее сопротивление может настолько уменьшить отжим угля, что это повлияет на эффективность работы исполнительного органа (струга).

Для выбора оптимального варианта механизированной крепи кроме надежного прогноза проявления горного давления в подготовленном к выемке столбе необходимо иметь достоверные данные рабочего сопротивления ряда секций крепи.

Согласно действующего ГОСТ Р 52152-2003 (Крепи механизированные для лав) сопротивление секции следует определять на испытательных стендах или других, обеспечивающих достоверное нагружение секции внешними силами через тензоопоры.

Однако для разработки конструкции секции крепи необходимо предварительно выполнить расчет ее сопротивления.

На рисунке 2.1 представлена схема для определения сопротивления однорядной щитовой секции механизированной крепи.

–  –  –

l4 и h2, l7 и h4 – координаты приложения сопротивления Р2 углового гидродомкрата, м;

l5 – расстояние от шарнира переднего рычага до шарнира, соединяющего заднее ограждение с перекрытием, м;

l6 – расстояние между шарнирами переднего и заднего рычагов, м;

h1 – координата шарнира, соединяющего оси стоек с перекрытием относительно поверхности перекрытия, м;

h3 – координата шарнира, соединяющего перекрытие с задним ограждением относительно поверхности перекрытия, м;

– угол наклона заднего ограждения, град;

1, 2, 5, 3 и 4 – углы наклона стоек, углового гидродомкрата, переднего и заднего рычагов соответственно, град.

Из приведенных выше уравнений 2.4 определяются равнодействующая сопротивления R и координата ее приложения.

На рисунке 2.2 представлена схема для определения сопротивления двухрядной щитовой секции механизированной крепи.

Уравнения для определения равнодействующей сопротивления двухрядной щитовой секции механизированной крепи имеет вид [7, 62]:

Х1 2P1 sin 1 2P1 sin 2 FT R X 0;

–  –  –

где: l3 – расстояние между первым и вторым рядами стоек, м;

l4 – расстояние от опор второго ряда стоек до шарнира С, соединяющего перекрытие с задним ограждением, м;

l5 и l6 – расстояние от шарниров переднего и заднего рычагов соответственно до шарнира, соединяющего заднее ограждение с перекрытием, м;

h1 и h2 – координаты шарниров переднего и заднего рядов стоек соответственно, соединяющих оси стоек с перекрытием относительно поверхности перекрытия, м;

1 и 2 – углы наклона стоек первого и второго рядов соответственно, град;

3 и 4 – углы наклона переднего и заднего рычагов ограждения соответственно, град.

Из приведенных выше уравнений 2.6 определяются равнодействующая сопротивления R и координата ее приложения.

В представленных методиках учитывалась лишь сила трения перекрытия о породы кровли и не учитывались силы трения, возникающие в шарнирах четырехзвенника заднего ограждения с перекрытием, шарнирах углового гидродомкрата и опорах стоек [63, 64, 65].

На рисунке 2.3 представлена схема определения момента сил трения в шарнирном соединении [66].

–  –  –

здесь: f – коэффициент трения стали по стали в зависимости от обработки поверхностей трения;

r1 – радиус сферы штока стойки;

М тр.2 2Р1 f r2 – момент сил трения цилиндров в опорах основания;

здесь: r2 – радиус сферы цилиндра стойки;

М тр.3 Р 2 f r3 – момент сил трения в шарнире углового гидродомкрата;

здесь: r3 – радиус оси шарнира углового гидродомкрата;

М тр.4 2Т1 f r4 – момент сил трения в шарнире переднего рычага;

здесь: r4 – радиус оси шарнира переднего рычага;

М тр.5 2Т 2 f r5 – момент сил трения в шарнире заднего рычага;

здесь: r5 – радиус оси шарнира заднего рычага;

–  –  –

Результаты стендовых испытаний однорядной щитовой секции крепи КС показали, что полученные при испытании значения сопротивления секции крепи 3900 кН, для высоты секции крепи Н = 1325 мм, значительно превышают полученные расчетным путем без учета сил трения в шарнирах и опорах стоек – 3225 кН. В процентном отношении превышение составляет 17,3% [68].

Рисунок 2.5 – Зависимость превышения рабочего сопротивления с учетом сил трения в шарнирах и опорах стоек от высоты секции крепи КМР.

Исходя из этого можно сделать вывод, что при определении сопротивления секции щитовой крепи необходимо учитывать силы трения, возникающие в шарнирах и опорах стоек.

Разработанный метод определения сопротивления секций крепи с учетом сил трения в шарнирах и опорах стоек позволяет впервые определить фактическое сопротивление для конкретных горно-геологических условий, обеспечивая при этом оптимальный для струговой выемки отжим угля.

2.2. Разработка методов определения усилия на конце консоли однорядной щитовой секции крепи и в точке приложения силы тяжести участка свежеобнаженной кровли.

–  –  –

Расчетная схема для определения усилия на конце консоли перекрытия однорядной щитовой секции крепи от координат опор углового гидродомкрата, относительно оси, соединяющей перекрытие с задним ограждением представлена на рисунке 2.6 [7].

При этом RX = R |X и R Y R |Y.

Подставив в уравнение X1 значение R |X из уравнения X2, а в уравнение

–  –  –

Рисунок 2.6 – Расчетная схема для определения усилия на конце консоли перекрытия однорядной щитовой секции крепи от координат опор углового гидродомкрата, относительно оси, соединяющей перекрытие с задним ограждением.

l6 - расстояние от шарнира переднего рычага до шарнира, соединяющего заднее ограждение с перекрытием, м;

l7 - расстояние между шарнирами переднего и заднего рычагов, м;

l4 и h2, l8 и h4 - координаты приложения усилия углового гидродомкрата соответственно к перекрытию и заднему ограждению, м;

h3 - координата шарнира, соединяющего перекрытие с задним ограждением относительно поверхности перекрытия, м;

l9 и h5 - координата приложения силы тяжести G2 относительно оси, соединяющей перекрытие с задним ограждением, м;

h1 - координата шарнира, соединяющего оси стоек с перекрытием относительно поверхности перекрытия, м;

h3 - координата шарнира, соединяющего перекрытие с задним ограждением относительно поверхности перекрытия, м;

- угол наклона заднего ограждения, град;

1, 2, 5, 3 и 4- углы наклона стоек, углового гидродомкрата, переднего и заднего рычагов соответственно, град.

Уравнения для определения усилия Р0К на конце жесткой части консоли перекрытия при наличии управляемой консоли:

X 2T1 sin 3 2T2 sin 4 R sin 1 0;

Y 2T1 cos 3 2T2 cos 4 Р 0 К R cos 1 G 1 G 2 0;

m Аслева P2 l 4 cos 2 P2 h 2 h 3 sin 2 Р 0 К l 5 (2.13) R 1 l 2 cos 1 R h 3 h 1 sin 1 G 1 l 3 0;

m Асправа 2T1 l 6 cos 3 2T2 l 6 l 7 cos 4 P2 l 8 sin 5 P2 h 4 cos 5 G 2 l 9 cos G 2 h 5 sin 0;

где: Р0К - усилие на конце жесткой части консоли перекрытия, кН;

R - реакция опор стоек, кН;

l5- длина жесткой части перекрытия, м.

Из приведенных систем уравнений 2.12 и 2.13 находим Р0Y, P0К, R, R1, 2T1 и 2Т2.

–  –  –

Уравнения для определения усилия консоли в точке приложения силы тяжести участка свежеобнаженной кровли при наклоне жесткой части перекрытия на забой (рисунок 2.8):

–  –  –

Рисунок 2.8 – Расчетная схема нагружения однорядной щитовой секции крепи при подхватывании свежеобнаженного участка кровли управляемой консолью (наклон жесткой части перекрытия на забой).

–  –  –

консоли в точке приложения силы тяжести участка свежеобнаженной кровли при наклоне жесткой части перекрытия на завал на максимальной высоте секции (рисунок 2.9):

–  –  –

Вместе с тем, представленные уравнения 2.21 и 2.22 позволяют не только определять усилие консоли в точке приложения силы тяжести участка свежеобнаженной кровли, но и установить влияние угла наклона 2 жесткой части перекрытия на усилие консоли от направления приложения усилия углового гидродомкрата.

Разработанный метод расчета усилия на конце консоли однорядной щитовой секции крепи впервые обеспечил возможность повышения этого параметра путем выбора рациональных координат опор углового гидродомкрата, обеспечивающего надежное поддержание кровли в бесстоечном призабойном пространстве при струговой выемке.

–  –  –

где: k – коэффициент интенсивности снижения сопротивления почвы со временем.

Расчет можно производить с использованием данных, представленных в работе [32].

При распоре секций крепи всегда имеет место смятие контактного слоя штыба и неровностей профиля почвы, а также локальное внедрение оснований по причинам наличия крена секций и неудовлетворительной эпюры давлений на почву под основаниями секций по их длине и ширине.

В работах [34, 35] установлено, что при распоре секций крепи носки оснований жесткой конструкции оказывают высокое давление на почву пласта и вдавливаются в нее.

Следовательно, ориентация в формуле 2.23 на среднее удельное давление основания секции крепи на почву пласта к не соответствует его реальному значению.

Поэтому, для определения фактических значений давления оснований секций крепи на почву требуется проведение исследования взаимодействия оснований секций крепи с породами почвы пласта.

При анализе взаимодействия оснований механизированных крепей с почвой пласта Ю. А. Коровкин в работе [35] справедливо отмечает, что приводимые в ряде источников и руководящих материалов оценочные показатели прочности почв в большей своей части ошибочны (например, вд 2МПа – почвы прочные, вд 2 МПа – почвы слабые). К числу факторов, определяющих ошибочность такой ситуации, автор относит изменчивость устойчивости и прочности почв по ширине призабойного пространства, особо отмечая тот факт, что «оценка свойств почвы в области опор крепи весьма затруднительна». В работе под прочностью почвы понимается сопротивляемость почв вдавливанию в локальных зонах очистного забоя.

Автором предложен комплексный метод оценки сопротивляемости почв вдавливанию непосредственно в забое лавы.

Он включает в себя два этапа:

первый – непосредственная оценка сопротивляемости почвы вдавливанию в локальных зонах очистного забоя с помощью специального вдавливаемого в почву штампа, второй – расчетная оценка сопротивляемости почвы вдавливанию по ширине призабойного пространства.

По такой методике можно рассчитать весьма близкие к реальным значения предела прочности почвы на вдавливание при конкретном классе устойчивости и на заданном расстоянии от забоя.

Автор предложил разделить почвы пластов на четыре категории:

I – прочные (вд 4,5 – 5 МПа);

II – среднепрочные (2,5 вд 4,5 МПа);

III – слабые (1,5 вд 2,5 МПа);

IV – весьма слабые ( вд 1 – 1,5 МПа).

Разработанная в работе [13] математическая модель предусматривает расчеты контактных давлений, передаваемых на почву основаниями секций щитового типа, только от вертикальных составляющих усилий гидростоек без учета усилий, действующих со стороны рычагов четырехзвенника заднего ограждения, которые приложены к завальной части основания.

Расчетами установлено, что усилия в рычагах составляют 20 – 50 % от усилия гидростоек. Поэтому они существенно влияют на величину и распределение реальных значений контактных давлений по длине основания щитовой секции крепи и должны быть учтены при определении технических характеристик щитовой механизированной крепи [31].

Следует отметить, что в действующем государственном стандарте, устанавливающем основные параметры и общие технические требования к механизированным крепям [53], регламентируется лишь среднее давление на почву пласта – до 2,0 МПа для слабых пород и свыше 2,0 МПа – для прочных пород почвы.

Однако как показывает практика, ориентация на средние давления не соответствует реальным условиям работы механизированных крепей, и стандарт в этом плане нуждается в серьёзной корректировке.

В настоящее время эффективное применение механизированных крепей в условиях со слабыми почвами возможно лишь при оснащении секции специальными устройствами (рисунок 2.10).

Приподъём основания осуществляется гидропатроном, опирающимся на балку механизма передвижки секции крепи, соединенной с забойным конвейером [70, 71].

При этом создается дополнительное неконтролируемое сопротивление выдвижке балки механизма передвижки секции крепи, осуществляющей подачу конвейера струговой установки на забой.

Для эффективной работы струговой установки балка механизма передвижки секции крепи должна свободно выдвигаться низким давлением, обеспечивая подачу конвейера струговой установки на забой, строго определенным для каждых условий усилием.

Кроме этого гидропатроны устройства приподъема основания, опирающиеся на балку, значительно снижают эффективность управления струговой установкой в вертикальной плоскости пласта за счет ограничения величины подъёма балки относительно почвы пласта.

Рисунок 2.10 – Конструктивная схема однорядной секции крепи с устройством приподъема основания для работы на слабых почвах.

Следовательно, применение устройства приподъёма основания в струговых механизированных крепях не рекомендуется. Таким образом, можно сделать вывод, что актуальной среди проблем эксплуатации механизированной крепи является взаимодействие основания секции с почвой пласта.

Анализ конструктивных схем однорядных и двухрядных секций механизированных крепей поддерживающе-оградительного типа показал, что их основания можно разделить на две группы:

а) основания, состоящие из двух балок;

б) основания, состоящие из одной балки, так называемой плиты.

Как правило, гидравлические стойки на основаниях, состоящих из двух балок и рычаги шарнирной системы, располагаются вдоль балки по ее оси, а на основаниях, состоящих из одной балки – вдоль балки симметрично оси.

Практика эксплуатации струговых механизированных крепей, как в РФ, так и за рубежом показала, что наибольшее распространение получили однорядные секции с основаниями состоящими из двух балок и двухрядные секции, основания которых состоят из одной балки (плиты).

Исходя из этого в работе рассматриваются взаимодействия оснований однорядной секции крепи, состоящей из двух балок и двухрядной – из одной балки.

Основания секций механизированных крепей, расположенные на непосредственной почве пласта, рассматриваются как балки или плиты лежащие на упругом основании.

Каждая из балок двухбалочного основания представляет собой упругий брус, деформирующийся по длине от действия сосредоточенных нагрузок стойки и двух рычагов, приложенных к ее продольной оси.

Основание, состоящее из одной балки, рассматривается как плита, нагруженная несколькими силами, приложенными вдоль балки симметрично оси.

Непосредственная почва пласта рассматривается как однородная упругая среда, характеризуемая модулем упругости и коэффициентом Пуассона. Такой подход принят по результатам исследований взаимодействия секций механизированных крепей с боковыми породами, проведенными в нашей стране [31] и в ФРГ [34].

Роль основания (балки) секции механизированной крепи заключается в распределении на почву сосредоточенных сил, передающихся стойками и рычагами заднего ограждения при распоре секции и проявлении активного горного давления.

При этом для определения контактных давлений на почву основаниями секций крепи, используется плоская задача теории упругости, т.е. плоская деформация [13].

Балка основания секции крепи рассматривается как тонкий упругий брус.

При этом не учитывается сила трения между балкой и почвой.

В.А. Флорин и Б.Н. Жемочкин в своих исследованиях показали, что влияние трения между основанием балки и грунтом (почвой) мало отражается на распределении напряжений по подошве балки.

Следует заметить, что весовая составляющая силы тяжести секции крепи в несколько десятков раз меньше суммы усилий, действующих на основание секции, поэтому ею можно пренебречь.

Расчетная схема для определения контактных давлений, передаваемых на почву пласта каждой балкой основания однорядной щитовой секции крепи представлена на рисунке 2.11 [72].

Рисунок 2.11 – Расчетная схема для определения контактных давлений на почву пласта, передаваемых балкой основания однорядной щитовой секции крепи.

Здесь: Р1 – усилие стойки, кН;

–  –  –

здесь: Р Р1 соs1 T1 cos 2 T2 cos 3, Н;

- показатель гибкости, зависящий от модуля Юнга Е для материала балки основания и почвы пласта Е0, коэффициента Пуассона материала почвы 0, длины L, ширины b и момента инерции сечения балки основания Jпопереч., рассчитывается по формуле:

–  –  –

Значения 0 и Е0 принимаются по справочной литературе или определяются экспериментальным путем [74, 75].

Значения вспомогательных членов N и В1 определяются по формулам [74,75]:

–  –  –

l l1 l 31 ; 32 2 ; 33 3.

L L L Двусторонний прерыватель Герсеванова – функция, которая для всех значений аргумента, заключающихся между некоторыми двумя его значениями, равна единицы, а вне этих пределов равна нулю, т.е. двусторонний прерыватель равен разности двух односторонних прерывателей. Односторонним прерывателем называется функция, которая при некотором значении аргумента [76] претерпевает разрыв, а именно: при всех значениях аргумента, меньших указанного, она равна нулю, при всех значениях аргумента, больших этого, она равна единице и при значении аргумента, равном указанному, функция равна половине.

Следовательно, если усилие Р приложено в левой части балки основания, 0,5 т.е. 3 0,5, то Г 0 3 =1; если усилие Р приложено посередине балки основания, 0, 5 т.е. 3 = 0,5, то Г 0 3 0,5 и если усилие Р приложено в правой части балки 0,5 основания, т.е. 3 0,5, то Г 0 3 = 0.

Так как формулы 2.30 и 2.31 получены для балки шириной, равной одному метру, то при расчете необходимо учесть действительную ширину балки основания.

Таким образом, зная усилие стойки, переднего и заднего рычагов и параметры секции, определяем по представленным формулам 2.27 – 2.32 контактные давления на почву пласта, передаваемые балкой основания однорядной щитовой секции механизированной крепи.

Расчет контактных давлений на почву пласта основанием двухрядной щитовой секции механизированной крепи, состоящим из одной балки (плиты), целесообразно производить методом преобразования систем приложенных сил [73].

Суть этого способа заключается в преобразовании исходной системы пространственно расположенных сил, направленных под углом к основанию секции крепи, в эквивалентную систему нескольких сил, расположенных по продольной оси основания, и двух сосредоточенных моментов, изгибающих поперечную ось основания секции крепи. Такое преобразование не внесет существенных погрешностей в результаты расчета.

Расчетная схема для определения контактных давлений на почву пласта основанием двухрядной щитовой секции крепи, состоящей из одной балки, представлена на рисунке 2.12 [77].

Рисунок 2.12 – Расчетная схема для определения контактных давлений на почву пласта, передаваемых основанием двухрядной щитовой секции крепи.

Пользуясь теоремами о переносе пар сил, расположенных в параллельных плоскостях, и сложении пар сил, преобразуем схему, представленную на рисунке 2.12, в эквивалентную ей схему с четырьмя силами и двумя изгибающими моментами, изгибающими поперечную ось основания секции крепи (см. рисунок 2.13).

При этом:

–  –  –

сосредоточенными силами 2 Р1в, 2 Р1в, 2Т 1в, 2Т 2в вдоль продольной оси и двумя сосредоточенными изгибающими моментами вдоль поперечной оси М 9 и М 10 и,

–  –  –

2.4. Методики и алгоритмы расчетов силовых и конструктивных параметров щитовых механизированных крепей.

2.4.1 Алгоритмы расчета равнодействующих сопротивления щитовых механизированных крепей.

По представленным выше уравнениям 2.4 составим алгоритм расчета равнодействующей сопротивления R, усилий 2Т1 в двух передних и 2Т2 в двух задних рычагах заднего ограждения однорядной щитовой секции крепи [78].

Исходные данные для расчета равнодействующей сопротивления и усилий в рычагах разделяются на:

- геометрические: l2, l4, l5, l6, l7, h1, h2, h3, h4, 1 = Fi1, 1 = Psi1, 2 = Psi2, 3 = Psi3, 4 = Psi4, 5 = Psi5;

- силовые: 2Р1, Р2 и f.

Далее приведены формулы для расчета параметров R, a, 2Т1 и 2Т2:

B 2P1 cos Psi1;

Z l5 cosFi1 Psi3;

C l5 l 6 cosFi1 Psi4 ;

D P2 h 4 sin Psi5 Fi1 P2 l 7 cosPsi5 Fi1;

E 2P1 sin Psi1.

–  –  –

На рисунке 2.14 представлена блок-схема алгоритма расчета равнодействующей сопротивления R и усилий 2Т1 и 2Т2 в рычагах заднего ограждения.

По представленным выше уравнениям 2.6 составим алгоритм расчета равнодействующей сопротивления R, усилий 2Т1 в двух передних и 2Т2 в двух задних рычагах заднего ограждения двухрядной щитовой секции крепи [79].

Исходные данные для расчета равнодействующей сопротивления и усилий в рычагах разделяются на:

- геометрические: l3, l4, l5, l6, h1, h2, h3, 1 = Fi1, 1 = Psi1, 2 = Psi2, 3 = Psi3, 4 = Psi4;

- силовые: 2Р1 и f.

–  –  –

2.4.2 Алгоритмы расчета контактных давлений, передаваемых на почву пласта основаниями секций щитовой крепи.

Составим алгоритм расчета контактных давлений, передаваемых на почву пласта основанием состоящим из двух балок однорядной щитовой секции крепи.

Расчетная схема, для определения контактных давлений, передаваемых на почву пласта каждой балкой основания однорядной щитовой секции крепи представлена на рисунке 2.11 [7].

Исходные данные для расчета контактных давлений, передаваемых на почву пласта балкой основания разделяются на:

- геометрические: l1, l2, l3, L, x1, x2, x3,…,xi, b, 1 = Psi1, 2 = Psi2, 3 = Psi3,, Jпопереч;

- силовые: Р1, Т1, Т2, 0, Е, Е0.

Далее приведены формулы для расчета реакции почвы пласта на балку основания PX1,...,X i :

–  –  –

На рисунке 2.16 представлена блок-схема расчета контактных давлений передаваемых на почву пласта каждой балкой основания однорядной щитовой секции крепи.

На рисунке 2.17 представлены графики контактных давлений на почву пласта балки основания однорядных щитовых секций крепи КМПС, М137С и разработанной ОАО «ШахтНИУИ» с участием автора работы специализированной струговой секции механизированной крепи КС [31].

–  –  –

l1, l2, l3, L, x1, x2, x3,…,xi, b, Psi1, Psi2, Psi3,, Jпопереч, 0, Е, Е0, P1,Т1, Т2.

3.(31) 4.(32) 1.(Р) 2.()

8.Г 33 0,5 7.Г 32 0,5 6.Г 31 0,5 5.( 33)

–  –  –

Проведенный анализ графиков, представленных на рисунке 2.17 показывает, что выбор типа крепи по критерию удельное давление на почву пласта следует производить не по среднему значению, как предусматривает ГОСТ Р52152-2003, а по контактному давлению на конце забойной части основания.

Кроме этого, при определении рабочего сопротивления секции крепи при вдавливании ее в почву (см. формулу 2.23) вместо среднего удельного давления основания секции крепи на почву пласта к необходимо пользоваться максимальными значениями контактных давлений, передаваемыми основаниями секций механизированных крепей на почву пласта.

Расчеты показывают, что специализированная струговая однорядная секция механизированной крепи КС имеет меньшие удельные давления на почву пласта на конце забойной части основания, чем на завальной [31].

Составим алгоритм расчета контактных давлений, передаваемых на почву пласта основанием состоящим из одной балки двухрядной щитовой секции крепи.

Расчетная схема, для определения контактных давлений, передаваемых на почву пласта основанием двухрядной щитовой секции крепи представлена на рисунках 2.12 и 2.13.



Pages:   || 2 | 3 |
Похожие работы:

«Нужен реферат Решебник немеуцкого языка 5 Решебник немеуцкого языка 5 Решебник немеуцкого языка 5: Технические приемы (АХД) Технические приемы (методы) АХД. Группировка и аналитические таблицы. Группировка показателей осуществляется по тем или иным признакам...»

«ЗАВОД ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СТАКАНЫ ФУНДАМЕНТНЫЕ КОНСТРУКЦИЙ "ОБЕРБЕТОН" Предприятие "Обербетон" один из крупнейших отечественных производителей железобетонных конструкций с производственными мощностями в Житомире. Завод построен в 2008 г. Европейские стандарты производства продукции обеспечиваются полным к...»

«УСТРОЙСТВО ВЫДАЧИ ПРОКСИМИТИ КАРТ DSP-400 РУКОВОДСТВО ПО МОНТАЖУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ Москва Диспенсер DSP-400 1. НАЗНАЧЕНИЕ 1.1. Область применения 1.2. Условия эксплуатации 2. ОСНОВН...»

«ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД AS – VARIOcomp K ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ Руководство по эксплуатации Данное руководство для пользователей включает в себя важные инструкции и меры безопасности. Внимательно прочтите данное руководство перед началом ис...»

«Problemy istorii, lologii, kul’tury Проблемы истории, филологии, культуры 1 (2016), 332–341 1 (2016), 332–341 © The Author(s) 2016 ©Автор(ы) 2016 ШВЕДСКАЯ ТЕМА В НАРОДНЫХ МЕМУАРАХ ХХ ВЕКА Т.И. Рожкова Магнитогорский го...»

«НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОТДЕЛЕНИЕ "ЭКО-ИНТЕХ"СЧЕТЧИК АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ А3-10 Руководство по эксплуатации ЭКИТ 7.830.000 РЭ Москва, 2010 Счетчик аэрозольных частиц АЗ-10. Руководство по эксплуатации ЭКИТ 7.830.000 РЭ СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 3 2. Назначение 3 3. Технические характеристики 4...»

«Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Федеральное агентство по образованию САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ ПРИ СЕРВИСНОМ ОБСЛУЖИВАНИИ Методические указания по выполнению...»

«КБП – 2011. 2 этап.УТВЕРЖДЕНО: Председатель жюри конкурса _ Е.Г. Полковникова "14" сентября 2011 года Задача по бухгалтерскому учету Задача 1. 12 баллов Условие: В январе 2011 года приобретена и введена в эксплуатацию технологическая ли...»

«Устройство охраны периметра "Багульник-М" АВРТ.425689.001 ТУ Модуль интерфейсный "Багульник-М" с КМЧ с индексом МИ8/4 ПАСПОРТ АВРТ.425511.001-08 ПС Декларация о соответствии ТС № RU Д-RU.АИ30.В.04330 Общ...»

«ООО "Строительные Технологии" СПб, 22 Линия, д. 3 корп.1 Типовая технологическая карта на монтаж м еталлических ферм на колонны Типовая технологическая карта (ТТК) Шифр проекта: 1012/65.ТТК Пояснительная записка Исполнено: Соболев А.В Главный инженер проекта Копко В.В Инженер проектировщик Васильев В.М. И. Ко...»

«Домашний уход – Что делать в случае неправильного ухода, манипуляций с расчетами и насилия? Эта публикация основана на брошюре, выпущенной совместно Обществом защиты прав потребителей Гамбург, больничной страховой кассой технических работников (Techniker Krankenkasse), больничной страховой кассой BARMER GEK...»

«УДК620.22:678.6:621.7:678.046 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ ПОЛИМЕРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИНЕРАЛЬНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ К.А. Пак, Ж.У. Зиямухамедов, У.А Зиямухамедова Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташк...»

«ДОАН ВАН ФУК МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВ АЛЮМИНИЯ Специальность: 05.16.06 – порошковая металлургия и композиционные материалы ДИССЕРТАЦИЯ на соискание уч...»

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования "Брестский государственный технический университет" Кафедра бухгалтерского учета, анализа и аудита Организация бухгалтерского учета и аудита Методические рекомендации и задания к контрольной работе для студентов специальности 25 01 08 з...»

«ДИЗЕЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ ЕКО РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ И ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ Уважаемые пользователи! Благодарим за выбор дизельной генераторной установки ЕКО. Настоящее Руководство по эксплуатации и техническом...»

«Информационные системы и логистика в строительстве ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ЛОГИСТИКА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ УДК 658.5:691 А.В. Алексанин, С.Б. Сборщиков ФГБОУ ВПО "МГСУ" ЛОГИСТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ ОТХОДАМИ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Персп...»

«ВНЕДРЕНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ (по итогам Российской технической нефтегазовой конференции и ТЕХНОЛОГИЙ НА ЭТАПЕ РАЗВЕДКИ Аналитическая служба "Нефтегазовой Вертикали" выставки SPE по разведке и добыче 2010) Данный аналитический обзор статей с таблицами и графиками публикуется с разрешения правообладателя Society of Petroleum Engineer. Авторское пра...»

«Руководство пользователя Pebble и Dualys Руководство пользователя №: KU09R, ред. C0 Evolis Card Printer © июнь 2007 г. Информация об авторских правах Evolis Card Printer © июнь 2007 г. Все права защищены. Информация об авторских правах Пользователи обязан...»

«НОВОСТРОЙКИ И ВТОРИЧНЫЙ РЫНОК ЖИЛЬЯ ЗАО ПЕРЕСВЕТ-ИНВЕСТ САРАТОВ РОССИЯ ЯНВАРЬ-ДЕКАБРЬ 2008 115088 МОСКВА 1-Я ДУБРОВСКАЯ, Д.14, КОРПУС 1 ТЕЛ./ФАКС +7(495)789-88-88 WWW.PERESVET.RU ГОДОВОЙ ОБЗОР НОВОСТРОЙКИ И ВТОРИЧНЫЙ РЫ...»

«Министерство образования и науки РФ ГОУ ВПО "Кемеровский государственный университет" Кафедра органической химии Т. Н. Грищенкова, В. Я. Денисов, К. А. Нянина УГЛЕВОДЫ Учебное пособие Кемерово 2009 ББК Г291я73 УДК 547.1 Г 85 Печатается по решению pедакционно-издате...»

«Информационный обзор Media monitoring 14.11.2016 Публикации Publications НОВОСТИ ПОДШИПНИКОВОЙ ОТРАСЛИ NEWS OF BEARINGS INDUSTRY Тренды стандартизации: открытое заседание технического комитета 142 в рамках деловой программы Металл-Экспо 2016 podshipnik-servis.ru_10.11.2016 На...»

«УПРАВЛЕНИЕ АРХИВАМИ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИВ АДМИНИСТРАТИВНЫХ ОРГАНОВ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ" (ГКУСО "ГААОСО") Инструкц...»

«ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ИЖЕВСКИЙ РАДИОЗАВОД" ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ИЖЕВСКИЙ РАДИОЗАВОД" Год основания — 1958 Наша миссия — 5 500 сотрудников быть лучшей приборостроительной Конструкторско...»

«Все оригинальные аксессуары к вашей технике на одной странице Modell/Model/Модель: PS93005RC, PS93010RC, PS93020RCPS93050RC,PS93080RC,PS93100RC DE Gebrauchsanweisung Automatischer Spannungsregulator GB Operating/Safety Instructions AC. Automatic voltage regulator RU Инструкция по экспл...»










 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.