содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

7.7. УПРАВЛЕНИЕ КРОВЛЕЙ

Управление кровлей — совокупность мероприятий по регулированию нагрузки на крепь очистного забоя, проводимых с целью обеспечения безопасной и эффективной выемки полезного ископаемого. Способы управления кровлей делят на три основные группы: естественное поддержание; обрушение пород кровли; искусственное поддержание кровли в выработанном пространстве.

Естественное поддержание применяют тогда, когда вмещающие породы после выемки полезного ископаемого сохраняют устойчивость при отсутствии крепи. Обычно такие случаи встречаются при отработке сланцевых, угольных или калийных пластов короткими забоями, где пролеты кровли невелики. При естественном поддержании широко используют удержание кровли на целиках, в связи с чем оно сопряжено со значительными (до 30—40 %) потерями полезного ископаемого.

Обрушение пород кровли в выработанном пространстве по всей длине забоя называют полным обрушением, отдельными зонами — частичным. В настоящее время в угольных шахтах применяют в основном полное обрушение пород кровли, на долю которого приходится около 97 % добычи угля из действующих очистных забоев.

При использовании индивидуальной крепи призабойную и специальную крепи переносят вслед за подвиганием забоем. Расстояние, через которое производят переноску специальной крепи и обрушение пород, называют шагом посадки непосредственной кровли. При этом мощность непосредственной кровли должна быть в 6—8 раз больше мощности пласта, а почва пласта — достаточно крепкой, чтобы не допускать значительного вдавливания стоек.

В угольных шахтах широко распространена безорганная посадка кровли, которая применяется в очистных забоях, закрепленных металлической индивидуальной крепью, так как ее общее сопротивление и жесткость значительно превышают аналогичные характеристики деревянной крепи. При ней обрушение кровли ведут на уплотненный стойками индивидуальной крепи последний от забоя ряд призабойной крепи. Усиливающие стойки в посадочном ряду устанавливают за цикл или два перед посадкой (рис. 7.20).

Расчет параметров призабойной крепи при безорганной посадке проводят следующим образом. Если известно, что на призабойную крепь оказывает давление какой-либо слой пород

В лавах, оборудованных механизированными комплексами, процессы крепления призабойного пространства и управления кровлей совмещены, т. к. передвижка секций крепи создает условия для обрушения пород в выработанном пространстве. При использовании механизированных крепей посадка кровли происходит обычно после каждой передвижки крепи.

При залегании в кровле труднообрушающихся пород (песчаники, известняки) она имеет шаг обрушения, намного превышающий шаг передвижки механизированной крепи. Для сокращения шага естественного обрушения кровли ее разупрочняют путем взрывания зарядов в скважинах (торпедирование кровли) или нагнетания жидкости. В отдельных случаях используют механизированные крепи с повышенным сопротивлением 1МК-ЮЗ, МТ, М-130 и 2УКП, у которых рабочее сопротивление секции составляет соответственно 2,8; 5,2; 3,1 и 4,2 МН.

Для предотвращения неуправляемого обрушения неустойчивых, легкообрушающихся пород кровли их укрепляют склеивающими полимерными растворами — карбамидными, пенополиуретановыми и др. Для этого в кровлю через опережающие шпуры нагнетают раствор полимера с добавкой отвердителя. Через 1—3 ч раствор затвердевает, скрепляя массив.

Для удержания неустойчивых пород и предотвращения их расслоения в механизированных забоях применяют также передвижку секции с постоянным подпором.

Частичное обрушение пород кровли производят в заранее выбранных зонах выработанного пространства. Такими зонами являются полосы шириной по 15—20 м, располагаемые по направлению подвигания очистного забоя. Из-за сложности работ частичное обрушение имеет весьма ограниченное применение.

Если обрушенные породы непосредственной кровли не обеспечивают подпора пород основной кровли, то на пластах мощностью до 2 м с труднообрушающимися породами кровли иногда применяют искусственное ее поддержание в выработанном пространстве — частичную закладку выработанного пространства. Она предусматривает выкладку в выработанном пространстве бутовых полос из породы. Как правило, частичную закладку используют в тех случаях, когда мощность непосредственной кровли не превышает 4—6-кратной вынимаемой мощности пласта. Для выкладки бутовых полос используют породу, полученную от подрывки кровли буровзрывным способом в бутовых штреках.

Другим способом искусственного поддержания кровли в выработанном пространстве является управление кровлей полной закладкой, который заключается в заполнении всего
выработанного пространства каким-либо закладочным материалом (предварительно разрушенные породы, песчано-гравийная смесь, песок, отходы обогатительных фабрик и др.)- Этот способ применяют для поддержания трудноуправляемой кровли, выемки пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, и пластов с углем, склонным к самовозгоранию, извлечения запасов полезного ископаемого под охраняемыми от сдвижений объектами на поверхности. Различают пневматическую, гидравлическую, механическую и самотечную закладку.

Пневматическая закладка предусматривает подачу закладочного материала в выработанное пространство с помощью сжатого воздуха. Закладочный материал предварительно дробят на куски размером не более 80 мм, а затем с помощью пневмозакладочной машины, устанавливаемой обычно на вентиляционном штреке, подают по проложенному в лаве трубопроводу под давлением сжатого воздуха 0,3—0,5 МПа. По мере подвигания забоя трубопровод демонтируют на секции, переносят на новую полосу и вновь монтируют.

При использовании в очистных забоях механизированных комплексов закладочный трубопровод передвигается вместе с крепью без разборки . В трубопроводе имеются отверстия, через которые закладочный материал подается в выработанное пространство.

Для подачи закладочного материала в выработанное пространство используют пневмозакладочные комплексы ПЗП и ПЗК, состоящие из пневмозакладочных машин ПЗБ и ДЗМ-2, дробильно-сортировочные машины, конвейеры, питатели, опрокидыватели, бункеры и другое оборудование. Машину ПЗБ располагают не далее 150-170 м от очистного забоя. Производительность комплексов по закладке составляет соответственно 200 и 100 м /ч.

Закладочный массив под действием опорного давления уплотняется. Усадка закладочного массива, возведенного пневматическим способом, может составлять 25—30 %. Расход закладочного материала 0,7—0,85 м3 на 1 т добываемого угля. Из всех видов закладки пневматическая закладка характеризуется наибольшими энергозатратами (до 15 кВт-ч на 1 м3 закладочного материала).