2.5.2 Крепление и управление кровлей

Крепь выбирают, исходя из соответствия ее технической характеристики и области применения горно-геологическим условиям эксплуатации.

Выбранная крепь RS 4700 является крепью поддерживающе-оградительного типа.

При выборе крепи для конкретных условий нужно установить класс устойчивости непосредственной кровли и тип основной кровли по нагрузочным свойствам.

Тип кровли определяется по величине отношения суммарной мощности слоев непосредственной кровли Ннк различной устойчивости к вынимаемой мощности пласта m, из следующего условия:

, (45)

где Нк – мощность непосредственной кровли, 20-21м,

(3 – 4) ≥ 4,46 ≤ (6 – 7).

По нагрузочным свойствам кровля пласта является средней.

Минимальная и максимальная высота крепи определяется, исходя из следующих выражений:

Нmin = Mmin ∙ (1 – A ∙ L1) – Зр, м, (46)

Нmax = Mmax ∙ (1 – A ∙ L2) – Зр, м, (47)

гдеНmin и Нмах - необходимая максимальная и минимальная конструктивная высота крепи, м;

Мmin и Ммах - минимальная и максимальная мощность пласта в пределах выемочного столба;

А - коэффициент сближения боковых пород;

L1, L2 - наибольшее и наименьшее расстояние стойки до забоя, м;

Зр - запас раздвижности гидростойки на нагрузку, 0,05м.

Нmin =4,03 ∙ (1 – 0,05 ∙ 5,5) – 0,05 = 2,9 м.

Нmax =5,22 ∙ (1 – 0,05 ∙ 4,1) – 0,05 = 4,2 м.

Как уже отмечалось отработка запасов по первому варианту будет вестись комплексом JOY. Согласно конструктивным особенностям механизированный комплекс подходит под условия добычи в данном выемочном столбе.

Расчет нагрузки на 1м2 механизированной крепи производится по формуле:

Q = 10 ∙ h ∙ у, (48)

где h – мощность непосредственной кровли, м;

γ – плотность породы кровли, т/м3;

10 – переводной коэффициент в кН.

Q = 10 ∙ 25 ∙ 2,65 = 662,5 кН/м2.

Для безопасной работы удельное сопротивление на 1 м2 поддерживаемой площади должно быть выше расчетной нагрузки на 1 м2 механизированной крепи. Можно сделать вывод, что применение крепи RS 4700 обеспечит безопасную работу, так как

Р = 1200 кН/м2 > Q = 662,5 кН/м2.

Расчет нагрузки на 1 секцию механизированной крепи производится по формуле:

Q = 10 ∙ b ∙ a ∙ h ∙ γ, кН/м2, (49)

гдеb – длина секции крепи по перекрытию, м;

а – шаг установки секции, м.

Qc = 10 ∙ 3,7 ∙ 1,75 ∙ 25 ∙ 2,65 = 4290 кН.

Для безопасной работы сопротивление 1 секции должно быть выше расчетной нагрузки. По нагрузке на одну секцию крепи максимальной мощности непосредственной кровли применение RS 4700 обеспечит безопасную работу, так как

Рс = 8600 кН > Qc = 4290 кН.

Управление горным давлением - совокупность мероприятий по регулированию проявлений горного давления в рабочем пространстве очистного забоя и прилегающих к нему подготовительных выработках с целью обеспечении безопасности и необходимых производственных условий.

Эти мероприятия сводятся к правильному выбору крепи горных выработок, предупреждению массовых обрушений пород, горных ударов и внезапных выбросов угля и газа.

При отработке пологих и наклонных пластов горное давление проявляется в основном со стороны кровли.

Принимаем управление кровлей – полное обрушение. Этот способ является самым экономичным. Он отличается малой трудоемкостью и позволяет полностью механизировать работы по управлению кровлей.

Крепление сопряжения очистного забоя лавы с конвейерным штреком.

Крепление сопряжения лавы 5а-6-18 с конвейерным штреком 5а-6-18 на всем протяжении отработки выемочного столба осуществляется двумя концевыми секциями крепи с удлиненными верхняками. На крайней секции установлен щиток сопряжения.

От нижнего борта конвейерного штрека, на расстоянии 1,75м, устанавливается лафет на стойки СГПВ (ГВКУ, 14Т-25). Расстояние между стойками 1м. По мере подвигания очистного забоя лафет уходит в завал, а стойки СГПВ (ГВКУ, 14Т-25) убираются и переносятся вперед для последующей установки. Усиление крепления должно быть не менее 6м.

В зонах с неустойчивой, трещиноватой кровлей производится дополнительное усиление путем установки сталеполимерных анкеров второго уровня длиной 3,0м или канатных анкеров длиной 4-5м и пробиваются подхваты из лафета под руд. стойки или гидравлические стойки СГПВ. Усиление крепления должно быть не менее 20м.

В случае невозможности установки анкеров разрабатываются дополнительные мероприятия по усилению крепления штрека.

В зонах горно-геологических нарушений, где высота выработки более 3,5м, для удержания пород кровли над перекрытием секции, производится возведение клетей из лафета или рудостойки, на подхваты из лафета. Подхваты подвешиваются к кровле на цепи СР-70 и при подходе очистного забоя за 30м под них пробиваются рудстойки диаметром 200мм.

При подходе очистного забоя к данным зонам, а также к сопряжениям вентиляционного штрека со сбойками и выходе из них, производится усиление крепления штрека не менее, чем за 20м.

Крепление сопряжения очистного забоя лавы с вентиляционным штреком 5а-6-18 осуществляется линейными секциями крепи.

На вентиляционном штреке 5а-6-18 на расстоянии не менее 6м от линии очистного забоя по нижнему и верхнему борту выработки, устанавливается лафет на стойки СГВП (ГВКУ, 13Т25). Расстояние между стойками 1м. По мере подвигания очистного забоя стойки СГВП (ГВКУ, 13Т25) убираются и переносятся вперед для последующей установки, лафет уходит в завал. Усиление крепления должно быть не менее 6м.

На последней секции крепи установлен лист ограждения, который позволяет оградить очистной забой лавы от вывалов пород из отработанного пространства вышележащей лавы.

2.5.3 Проверка крепи по допустимой скорости воздушной струи

Как уже отмечалось, пласт 6 является газообильным (относительная газообильность 10 м3/т). Поэтому выбранный комплекс необходимо проверить по условиям проветривания: проходное сечение рабочего пространства забоя должно соответствовать ПБ по пропускной способности воздушной струи. Для этого необходимо сопоставить фактическую площадь сечения рабочего пространства данной крепи Sф с полученным расчетным путем Sр. При этом должно соблюдаться следующее условие: Sр ≤ Sф.

Sр = , м2, (50)

где Кq – коэффициент естественной дегазации пласта, 0,7;

q – относительная газообильность пласта, 10 м3/т;

Vмах – максимально допустимая скорость движения воздуха, 4м/с;

d – допустимая концентрация метана в исходящей струе, 1%;

Кв – коэффициент, учитывающий движение воздуха по выработанному пространству, 1,3.

Qт = т ∙ r ∙ γ ∙ Vп, т/мин. (51)

где r – ширина захвата комбайна, 0,8 м;

γ – плотность угля, 1,29 т/м3;

Vп – возможная скорость подачи комбайна, 8 м/мин;