8.1 ВЫЕМКА УГЛЯ НА ТОНКИХ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ ПЛАСТАХ

  Главная     Учебники - Горное дело     Ю. Ф. ВАСЮЧКОВ ГОРНОЕ ДЕЛО

 поиск по сайту     

 

 

 

 

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

 

 

8. ОЧИСТНЫЕ РАБОТЫ НА КРУТЫХ И КРУТОНАКЛОННЫХ ПЛАСТАХ

8.1 ВЫЕМКА УГЛЯ НА ТОНКИХ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ ПЛАСТАХ

Различают следующие схемы отработки крутых и крутонаклонных тонких и средней мощности пластов: потолкоуступным забоем, подвигающимся по простиранию, при выемке угля отбойными молотками; прямолинейным забоем, подвигающимся по падению, при выемке угля щитовыми агрегатами типа АНЩ или 1АЩМ; прямолинейным забоем, подвигающимся по простиранию, при выемке угля узкозахватными комбайнами; прямолинейным забоем, подвигающимся по простиранию, при выемке угля агрегатом АК-3.

При отработке пласта потолкоуступным забоем последний разбивают на уступы высотой 8—14 м. По длине лавы располагают 8—12 уступов. Ширина уступа обычно равна 0,9— 1 м. В потолкоуступном забое каждый нижний уступ при выемке угля опережает на одну заходку верхние Расстояние по простиранию между самым нижним и самым верхним уступами в лаве называют растяжкой уступов. В целях нахождения отбитого угля, создание безопасного прохода для людей и вентиляции забоя в нижней части лавы устраивают магазинный уступ высотой 10—20 м и шириной 3,6—5,4 м.

В каждом уступе вынимается полоса угля шириной, равной ширине уступа Для отбойки угля применяют пневматические отбойные молотки ОМ 5ПМ ОМ-6ПМ и ОМ-7ПМ, отличающиеся энергией и частотой ударов и массой. Для обеспечения безопасных условий труда уступ ограждают от потока отбитого в верхних уступах угля досками По мере отбойки угля устанавливают крепь.

Работы в уступе ведут следующим образом Вверху каждого уступа с помощью отбойного молотка устраивают на полную мощность пласта небольшую (до 2 м по падению и 1,8 по простиранию) спасательную нишу, после чего крепят нависающий угольный массив деревянными стойками с затяжкой Затем сверху вниз начинают отбойку угля в уступе на ширину полосы (заходки) с установкой крепи. На пластах крепь устанавливают в виде одного ряда деревянных стоек под распил, располагаемый по падению пласта. При неустойчивой кровле в за-ходке размещают два ряда стоек, при слабой почве стойки устанавливают на деревянные лежни. Расстояние между рядами призабойной крепи равно соответственно ширине или половине ширины заходки.

 


 

 

 

В потолкоуступных забоях применяют следующие способы управления кровлей: плавное опускание, закладка, полное обрушение и удержание кровли на кострах (рис. 8.1). В табл. 8.1 приведена область применения указанных способов управления кровлей на пластах с углом падения 45—90°. При этом в каче-стве специальной крепи применяют деревянные костры.

Отнесение вмещающих пород к тому или иному классу производят по следующим признакам: I класс — непосредственно над пластом залегают весьма слабые породы и ложная кровля, почва неустойчива и склонна к сползанию, имеется ложная почва; II класс—непосредственно над пластом залегают легко-обрушающиеся породы мощностью не менее 6—8-кратной мощности разрабатываемого пласта; непосредственная почва пред-

 

Таблица 8.1

Способ управления кровлей

Мощность пласта, м

Класс вмещающих пород (по классификации ДонУГИ)

Плавное опускание

0,5—0,7

V, VI

Закладка

1,3—2,2

I, III, IV

Полное обрушение

0 6—1,3

II

Удержание на кострах

0,6—1,4

I

 

ставлена породами средней прочности и прочными, не склонными к сползанию; III класс — непосредственно над пластом залегают породы средней прочности, обрушающиеся на высоту менее 6—8-кратной мощности разрабатываемого пласта, а в основной кровле — труднообрушающиеся породы, которые обру-шаются после обнажения кровли на значительной площади, непосредственная почва представлена породами средней прочности, не склонными к сползанию, IV класс — непосредственно над пластом залегают труднообрушающиеся породы, которые могут быть обнажены на значительной площади, непосредственная почва представлена породами средней прочности, или слабыми, не склонными к сползанию; V класс—непосредственно над пластом мощностью до 0,7 м залегают породы, способные плавно без разрывов и обрушений опускаться на почву, породы почвы не склонны к сползанию и способны к пучению; VI класс — непосредственно над пластом залегают труднообрушающиеся породы, непосредственная почва представлена слабыми породами, склонными к сползанию.

При управлении кровлей плавным опусканием специальную крепь переносят вслед за подвиганием забоя. Расстояние между кострами зависит от свойств вмещающих пород и составляет 1—3 м.

При закладке выработанного пространства за кострами устраивают отшивку из досок через каждые 4—6 м. Выработанное пространство заполняют закладочным материалом, подаваемым самотеком из вентиляционного штрека.

Полное обрушение производят на костры и органную крепь в соответствие с шагом обрушения непосредственной кровли. При удержании кровли на кострах деревянные костры выкладывают друг от друга на расстоянии 2—4 м по падению и

1,8—2 7 по простиранию.

Отработка пластов прямолинейным забоем, подвигающимся по падению, при выемке угля щитовыми агрегатами 1АЩМ, 1АНЩ и 2АНЩ характеризуется тем, что под вентиляционным штреком параллельно ему нарезают монтажную камеру длиной 40—60 м, с одной стороны которой проводят углеспускную
 

 

 

 

 

 

таблица 8.2

Показатель

1АНЩ

2АНЩ

1АЩМ

Вынимаемая мощность пласта, м

0,7—1,3

1,05—2,2

1,2—2,2

Угол падения пласта, градус

35—90

35—90

50—90

Длина лавы, м

60

60

40

Максимальная сопротивляемость угля резанию, кН/м

200

200

200

Характеристика вмещающих пород

Не ниже средней устойчивости, мало- обводненные

Шаг выемки м

0 63

0,63

0,7

Длина агрегата в поставке, м

60

2X60

2X40

Удельное сопротивление крепи, кН/м2

170

240

142

Масса агрегата, т

182

195

90

 

печь (рис. 8.2). Вентиляционную печь образуют по мере подвигания агрегата.

В состав щитового выемочного агрегата входят конвейеро-струг, механизированная крепь, гидрооборудование, аппаратура дистанционного управления, электро- или пневмооборудование. Конвейероструг представляет собой выемочно-доставочную машину фронтального действия. Он состоит из исполнительного органа в виде кареток, оснащенных резцами и перемещающихся по направляющей балке с помощью бесконечной круглозвенной тяговой цепи. В первую очередь вынимают уголь у кровли пласта, для чего конвейероструг подают домкратами на забой. Затем включают гидродомкраты качания и вынимают оставшуюся у почвы пачку угля. Скорость резания угля у агрегата с электроприводом 1,3 м/с, с пневмоприводом 0,9 м/с.

Передвижку агрегата производят путем снятия распора с секций крепи и перемещения их по падению к конвейеро-стругу. При этом в агрегатах типа АНЩ перемещают сначала четные секции, затем нечетные. В агрегате 1АЩМ конвейероструг подтягивают сначала вверх к опорным стойкам. Затем снимают распор со всех секций крепи, после чего последние под действием собственного веса и веса налегающих обрушенных пород перемещаются вниз до упора в забой. Минимальный шаг передвижки крепи 0,4 м. Его принимают при нарушенных или неустойчивых вмещающих породах. При устойчивых породах шаг передвижки крепи составляет 0,6—0,7 м.

Краткая техническая характеристика щитовых агрегатов, подвигающихся по падению пласта, приведена в табл. 8.2.

Мощность приводов конвейероструга одинакова для всех щитовых агрегатов, при пневмоприводе она равна 90 кВт, при электроприводе—115 кВт. Расчетная производительность агрегатов составляет при пневмоприводе 1,5 т/мин, при электроприводе— 2 т/мин.
При отходе агрегата от монтажной камеры над щитовой крепью укладывают настил или металлическую сетку и создают породную подушку на высоту, равную не менее трех мощностей пласта. Породная подушка предназначена для поддержания вмещающих пород при передвижке крепи и смягчения возможных ударов обрушающихся пород.

Достоинства выемки щитовыми агрегатами — полная механизация отбойки и доставки угля, крепления забоя и управления кровлей. В связи с надежным перекрытием обрушенных пород кровли и горизонтальным положением забоя условия труда в нем более безопасны, чем в потолкоуступных и прямолинейных комбайновых лавах. Повышению безопасности труда способствует также отсутствие рабочих в забое при выемке угля. Поэтому большинство газодинамических явлений (выдавливания, высыпания и выбросы угля и газа) не создают непосредственной угрозы для рабочих. Улучшению приспособляемо-сти работы щитового агрегата к различного рода геологическим нарушениям способствует небольшая его длина. К недостаткам выемки угля щитовыми агрегатами следует отнести высокую их стоимость, высокую трудоемкость работ по возведению и ремонту печей, значительный объем проведения квершлагов на вентиляционном и откаточном горизонтах, а также неустойчивость работы агрегатов в зонах геологических нарушений.

 

Тц =90-120 мин

 

При отработке пласта прямолинейным забоем, подвигающимся по простиранию и оборудованным узкозахватным комбайном, линия очистного забоя наклонена в сторону подвига-ния лавы на угол 10—15°. Лава делится на верхнюю комбайновую (примерно две трети длины забоя) и магазинную части. Выемку угля в верхней части лавы ведут комбайнами «Поиск 2» и «Темп-1» снизу вверх. Перемещение комбайна вдоль забоя осуществляется рабочим канатом лебедки, установленной на вентиляционном штреке. При обрыве рабочего каната комбайн удерживается предохранительным канатом лебедки. Индивидуальная крепь в забое устанавливается снизу вверх после выемки полосы угля и спуска комбайна в нижнюю часть лавы. Краткая техническая характеристика комбайнов «Поиск-2» и «Темп-1» приведена в табл. 8.3.
таблица 8.3

Показатели

«Поиск-2»

«Тенп-1»

Вынимаемая мощность пласта, м

0,36—0,75

0,65—1,4

Угол падения пласта, градус

36—85

>30

Ширина захвата, м

0,9

0,9; 1

Рабочая скорость подачи, м/мин

0,76; 1,33; 1,95

0,76; 1,33; 1,95

Тяговое усилие на рабочем канате, кН

115

115

Расчетная производительность, т/мин

Суммарная мощность пневмопри­вода комбайна, кВт

0,43

1,73

95

45

Масса, т

3,8

4,2

 

Указанные узкозахватные комбайны могут работать совместно с механизированной крепью КГУ-Д, образуя комплекс КГУ (рис. 8.3). Область применения этого комплекса — пласты мощностью 0,6—1,5 м с углом падения более 35°, вмещающими породами не ниже средней устойчивости при управлении кровлей полным обрушением или самотечной закладкой выработанного пространства. Длина комплекса 120 м. Крепь оградительно-поддерживающего типа состоит из базовой балки, секций, соединенных гидравлическими штангами, гидродомкратов передвижки, аппаратуры дистанционно-автоматизированного управления с пульта, расположенного на штреке. Шаг передвижки секций 0,9 м.

Нижнюю часть лавы оформляют в виде одного-трех магазинных уступов, длиной по 10 м и шириной по 6 м, служащих для накопления отбитого угля, выпуск угля из магазинных уступов производят в шахтные вагонетки на откаточном штреке по мере их подачи под загрузочный люк. Применяют также безма-газинные схемы выемки угля. Исследованиями ДГИ установлено, что на состояние массива вмещающих пород значительное влияние оказывает угол между линией очистного забоя и направлением простирания главной системы трещин в пласте. Чем больше угол встречи этих линий, тем меньше число заколов в кровле, сползаний почвы и обрушений угля. Рекомендуют ориентировать комбайновую часть лавы, так, чтобы угол встречи линии забоя с главной системой трещин составлял 40—45°.

Отработка пласта прямолинейным забоем, подвигающимся по простиранию, предусматривает применение фронтального агрегата АК-3 (рис. 8.4), который позволяет вести отбойку и Доставку угля, крепление и управление кровлей без постоянного присутствия людей в забое. Агрегат управляется с пульта, расположенного в транспортном штреке. Область применения агрегата: пласты мощностью 1,6—2,5 м с углом падения 35—80°; сопротивляемость угля резанию до 300 кН/м; вмещающие породы ниже средней устойчивости.
 

 


Длина агрегата в поставке 60 м. Он состоит из исполнительного органа в виде кольцевого отбойно-доставочного стругоконвейера, отбивающего уголь одновременно по всей длине лавы, механизированной оградительно-поддерживающего типа,
крепей сопряжения, систем гидро- и электрооборудования, пульта управления. Крепь агрегата включает одностоечные секции, связанные основаниями и передними стенками и образующие прочный став, на котором монтируется исполнительный орган. Сопротивление стойки крепи 900 кН. Шаг передвижки секции крепи и става агрегата 0,5 м. Суммарная установленная мощность электродвигателей до 410 кВт. Расчетная производительность агрегата 10 т/мин, масса при длине 60 м 238 т.

Созданы модификации агрегата АК-3. На шахте «Зенковская» при отработке пласта мощностью 2,4 м с углом падения 52—55° прошел испытания щитовой агрегат АК-ЗК, в котором отбойку угля осуществляли комбайном 2К-52МУ с захватом шириной 0,25 м. На шахте им. Вахрушева на пласте мощностью

2,8—3,2 м с углом падения 55—60° испытан щитовой агрегат А-2С, в котором использована крепь агрегата АК-3, а в качестве исполнительного органа — конвейероструг агрегата 1АЩМ.

Одним из направлений механизации выемки угля на крутых тонких пластах является использование канатных пил. Сущность схемы заключается в оконтуривании полосы угольного пласта шириной 6—15 м путем бурения скважин по восстанию или проведения скатов. Через оконтуривающие скважины (скаты) монтируют канатную пилу, снабженную фрезами двустороннего действия с резцами. Отбойка угля ведется путем возвратно-поступательного движения канатной пилы. Отбитый уголь самотеком поступает в аккумулирующий бункер. В связи с тем, что забой не крепят, а породы удерживают на целиках, способ рекомендуется для применения на пластах с устойчивыми вмещающими породами.

В очистных забоях на пластах мощностью 1,2—3,5 м применяют также отбойку угля с помощью буровзрывных работ при использовании индивидуальной (в основном деревянной) крепи. Пласты отрабатывают лавами длиной 30—70 м, подвигаемыми по простиранию.