До питання визначення навантажень на кріплення механізованого комплекса при високих швидкостях посування очисного вибою
В статье проанализировано влияние скорости движения очистного забоя при выемке тонких и весьма тонких угольных пластов и еѐ влияние на деформационные характеристики горного массива. Описаны результаты промышленных исследований, хронометраж работы очистного забоя, который оборудован струговым компл...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2009
|
| Series: | Геотехническая механика |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32829 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | До питання визначення навантажень на кріплення механізованого комплекса при високих швидкостях посування очисного вибою / Р.О. Дичковський, Є.В. Тимошенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 81. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-32829 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-328292012-05-26T12:19:31Z До питання визначення навантажень на кріплення механізованого комплекса при високих швидкостях посування очисного вибою Дичковський, Р.О. Тимошенко, Є.В. В статье проанализировано влияние скорости движения очистного забоя при выемке тонких и весьма тонких угольных пластов и еѐ влияние на деформационные характеристики горного массива. Описаны результаты промышленных исследований, хронометраж работы очистного забоя, который оборудован струговым комплексом. Сделаны соответствующие выводы и рекомендации. The speed of wallface movement in mining thing and rather thing coal seams and its influence on deformed characteristics of rookmass are presented. Main results of industrial researches, chronometric of wallface work with plow system are described. Proper conclusions and recommendations are given. 2009 Article До питання визначення навантажень на кріплення механізованого комплекса при високих швидкостях посування очисного вибою / Р.О. Дичковський, Є.В. Тимошенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 81. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32829 622.831.242:622.232.75 uk Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
В статье проанализировано влияние скорости движения очистного забоя при выемке
тонких и весьма тонких угольных пластов и еѐ влияние на деформационные характеристики горного массива. Описаны результаты промышленных исследований, хронометраж работы очистного забоя, который оборудован струговым комплексом. Сделаны соответствующие выводы и рекомендации. |
| format |
Article |
| author |
Дичковський, Р.О. Тимошенко, Є.В. |
| spellingShingle |
Дичковський, Р.О. Тимошенко, Є.В. До питання визначення навантажень на кріплення механізованого комплекса при високих швидкостях посування очисного вибою Геотехническая механика |
| author_facet |
Дичковський, Р.О. Тимошенко, Є.В. |
| author_sort |
Дичковський, Р.О. |
| title |
До питання визначення навантажень на кріплення механізованого комплекса при високих швидкостях посування очисного вибою |
| title_short |
До питання визначення навантажень на кріплення механізованого комплекса при високих швидкостях посування очисного вибою |
| title_full |
До питання визначення навантажень на кріплення механізованого комплекса при високих швидкостях посування очисного вибою |
| title_fullStr |
До питання визначення навантажень на кріплення механізованого комплекса при високих швидкостях посування очисного вибою |
| title_full_unstemmed |
До питання визначення навантажень на кріплення механізованого комплекса при високих швидкостях посування очисного вибою |
| title_sort |
до питання визначення навантажень на кріплення механізованого комплекса при високих швидкостях посування очисного вибою |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2009 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32829 |
| citation_txt |
До питання визначення навантажень на кріплення механізованого комплекса при високих швидкостях посування очисного вибою / Р.О. Дичковський, Є.В. Тимошенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 81. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT dičkovsʹkijro dopitannâviznačennânavantaženʹnakríplennâmehanízovanogokompleksaprivisokihšvidkostâhposuvannâočisnogoviboû AT timošenkoêv dopitannâviznačennânavantaženʹnakríplennâmehanízovanogokompleksaprivisokihšvidkostâhposuvannâočisnogoviboû |
| first_indexed |
2025-07-03T13:16:33Z |
| last_indexed |
2025-07-03T13:16:33Z |
| _version_ |
1836631818186522624 |
| fulltext |
Геотехническая механика"
УДК 622.831.242:622.232.75
Р.О. Дичковський, к.т.н. доц.,
Є.В. Тимошенко, асп.,
(Національний гірничий університет)
ДО ПИТАННЯ ВИЗНАЧЕННЯ НАВАНТАЖЕНЬ НА КРІПЛЕННЯ
МЕХАНІЗОВАНОГО КОМПЛЕКСА ПРИ ВИСОКИХ ШВИДКОСТЯХ
ПОСУВАННЯ ОЧИСНОГО ВИБОЮ
В статье проанализировано влияние скорости движения очистного забоя при выемке
тонких и весьма тонких угольных пластов и еѐ влияние на деформационные характеристи-
ки горного массива. Описаны результаты промышленных исследований, хронометраж ра-
боты очистного забоя, который оборудован струговым комплексом. Сделаны соответст-
вующие выводы и рекомендации.
THE QUESTION OF LOADING DETERMINATION ON MECHANIZED
SUPPORT IN LARGE WALLFACE SPEED
The speed of wallface movement in mining thing and rather thing coal seams and its influ-
ence on deformed characteristics of rookmass are presented. Main results of industrial researches,
chronometric of wallface work with plow system are described. Proper conclusions and recom-
mendations are given.
Вступ. Україна має в своєму розпорядженні значні запаси вугілля. Його
значення у паливо – енергетичному комплексі України надалі
підвищуватиметься. Основна частина промислових запасів кам'яного вугілля
в Україні до глибини 1500 м оцінюються в 117,3 млрд. т, однак 70-80 %
запасів вугілля перебувають в тонких (до 1,2 м) і вельми тонких (менш 0,7)
пластах, які в багатьох країнах не розробляються. Більшість пластів заляга-
ють у складних гірничо-геологічних умовах та відрізняються сильною
газоносністю. Передбачається, що третина всіх запасів проводиться в умо-
вах можливих проявів динамічних та геодинамічних явищ та самозаймання
вугілля. Середня глибина розробки становить більше 700 м, а кожна шоста шахта
веде гірничі роботи на глибині від 1000 до 1400 м, а середня потужність пласта
складає біля 1,15 м.[1] Вичерпання запасів невідворотно веде до погіршення
геологічних умов виконання гірничих робіт.
Стан питання. Питанням удосконалення технології відпрацювання тонких
та вельми тонких вугільних пластів займалося не одне покоління українських та
закордонних науковців. Були досягнуті значні успіхи у вдосконаленні техніки,
технології ведення очисних робіт та керування напружено деформованим станом
гірського масиву в складних гірничо-геологічних умовах. Колективи видатних
наукових шкіл національних вищих навчальних та науково – дослідних закладів
приділяють значну увагу покращенню показників механічних способів руйнацій
та удосконалення комплексно механізованого виймання вугілля. У зв’язку із
обмеженістю обсягів даної статті, автори не буду ґрунтовно зупинятися на наяв-
них досягненнях цього напрямку. Слід зазначити, що збільшення ефективності
видобування вугілля технікою нового рівня є важливою складовою наукових
досліджень, а питання управління станом гірського масиву при високих швидко-
Выпуск № 81
стях посування очисного вибою є недостатньо вивченим та вимагає уточнення.
Основною метою досліджень є встановлення залежностей зміни наванта-
жень на кріплення механізованого комплексу при різних швидкостях посу-
вання очисного вибою. Дані залежності є досить дієвим механізмом отриман-
ня даних для раціональних швидкостей руху механізованого комплексу та
вибору необхідних технологічних схем управління гірським тиском.
Основна частина. Одним із перспективних напрямків підвищення
ефективності видобування вугілля є застосування стругових механізованих
комплексів. Дане обладнання застосовується при механізації видобування
вугілля на пластах понад 0,7 м. У європейській та північноамериканський
гірничодобувній практиці їх застосування обмежується
високометаморфізованим, низькозольним вугіллям: марки К (коксувальне), та
А (антрацит). Саме у таких умовах досягається рентабельність експлуатації
цього обладнання. Національні шахти, що розробляють таке вугілля також
широко використовували стругову техніку українського виробництва.
Переваги стругової технології:
- можливість застосування технології безлюдного виймання вугілля;
- підвищення безпеки виконання технологічних процесів;
- підвищується безпека відпрацювання викидонебезпечних пластів, із-за
можливості дегазації під час відбійки смуг шириною до 0,1 м;
- істотне зниження зольності за рахунок усунення присікання бічних порід;
- поліпшення якості та сортності вугілля;
-збільшення терміну служби очисного устаткування;
- високе навантаження на очисний вибій (до 15-20 тис. т/добу на пластах
потужністю 1-1,5 м);
- мінімальна енергоємність процесу відбійки із-за роботи стругової установки у
віджатій зоні та із малою шириною захвату;
- пилоутворення при роботі стругової установки в кілька разів менше, у
порівнянні із комбайновим вийманням;
- зниження витрат на кінцеві й допоміжні операції;
- конструкція, принцип роботи й компонування дозволяють працювати
без постійної присутності людей у вибої.
У той же час стругова технологія виймання не рекомендується до застосу-
вання при наявності хибної або не самообвалювальної покрівлі, міцного вугілля
із слабкими боковими породами, або міцними прослоями породи у зоні роботи
струга, а також при відпрацьовуванні пластів з високим ступенем
викидонебезпечності. Тому область застосування стругового виймання стано-
вить не більше 20% при відпрацюванні пластів потужністю до 1,6 м[2, 3].
Ряд підприємств поширюють межі використання на енергетичне вугілля
марок Г, Д, Ж. Причому робляться спроби застосування стругової техніки в
умовах слабких бічних порід. Такі підходи мають бути ґрунтовно вивчені та
перевірені за обмежувальними факторами не лише виробниками техніки, а й
незалежними експертами.
Для аналізу приймаємо стандартну схему роботи стругового
Геотехническая механика"
механізованого комплексу, що виконується добовою бригадою із безпере-
рвним робочим тижнем. Така схема дозволяє вести дослідження цілісної сис-
теми управління гірським тиском без зупинок на релаксацію напружень у
вихідні дні. Організація роботи за добу – перша зміна – ремонтно-підготовча,
інші – з видобування вугілля.
Для забезпечення нормальної роботи механізованого комплексу щодоби в
ремонтну зміну виконується профілактичний огляд і поточний ремонт всіх
машин і механізмів комплексу згідно плану попереджувальних ремонтів, ре-
монт гірничих виробок. Крім цього зупинка комплексу вимагає виконання
досліджень зміни навантажень на секції механізованого кріплення, та дає
можливість встановлювати межі швидкостей посування вибою за добу.
У зміну з видобування виконуються роботи з виймання вугілля, кріпленню
очисного вибою, пересуванню конвеєра і приводів, процесів, супутніх проце-
су виймання, кріпленню сполучень, щозмінному обслуговуванню устатку-
вання.
Автори також ставять за мету дослідити наслідки таких короткочасних зу-
пинок на зміну технологічної ситуації у вибої.
Технологічна схема виймання вугілля стругом – двостороння.
Швидкість виймання вугілля струговою установкою перемикається авто-
матично в процесі виймання. На другій і на п'ятнадцятій секціях, від кожної
сполуки лави зі штреками, встановлені кінцеві вимикачі струга. При підході
струга до п'ятнадцятої секції від сполуки, струг автоматично перемикається
на першу швидкість. При підході до другої від сполуки секції, струг
відключається і рухається за інерцією до штреку. Далі виконується пересу-
вання приводу установки. Струг перемикається на зворотний напрям і
виконується виймання за аналогічною схемою.
Пересування конвеєра до вибою на новий цикл виймання виконується з
відставанням від стругової установки на сім секцій. На тій же відстані авто-
матично виконується пересування секцій механізованого кріплення.
Управління процесом виймання вугілля і супутніми роботами (пересуван-
ня конвеєра, пересування приводів та ін.) виконує оператор стругової уста-
новки, що знаходиться у кабіні на розподільному пункті лави.
На сполуках починаючи з 10 секції до штреків виконується збільшення
ширини стружки удвічі. Це виконується для того, щоб виключити процес за-
рубки на кінцевих ділянках лави.
Технологічна схема роботи стругового комплексу представлена на рис 1.
Выпуск № 81
Рис 1. - Технологічна схема роботи стругового комплексу
Швидкість посування очисного вибою є одним із визначальних
параметрів, які впливають на обсяги видобування вугілля за певний проміжок
часу. Фактично, досить складно сьогодні досягнути максимальних швидко-
стей, при яких релаксації гірського масиву перевищували би стійкість порід
основної покрівлі та інших вищезалягаючих шарів жорсткості, що приводило
би до миттєвих розвантажень накопичених напружень та динамічних
переміщень зависаючих порід покрівлі. Відомі випадки коли такі явища ви-
никали на пластах із тяжкообвалювальними покрівлями. Вони супроводжува-
лися переміщеннями великих порідних мас, повітряними ударами, посадками
кріплення механізованих комплексів «на жорстко». Причому не рідко прохо-
дило деформування стояків секцій та виникали нещасні випадки з обслуго-
вуючим персоналом у лаві.
З метою дослідження розподілу навантажень на механізоване кріплення, а
також поведінки гірського масиву при високошвидкісному вийманні вугілля
були проведені виміри фактичного опору кріплення.
У якості вихідних даних були прийняті гірничо-геологічні умови однієї
виймальної ділянки із запланованим видобуванням струговою установкою
однієї із шахт центрального Донбасу (табл. 1).
Таблиця 1 – Гірничо-геологічні умови дослідної дільниці
Тип Характеристика
Породи
- основна покрівля Пісковик
- безпосередня покрівля Алевроліт
- безпосередня підошва Алевроліт
- основна підошва Пісковик
Категорія порід
- основної покрівлі Б4 (середньої стійкості)
Геотехническая механика"
А2 (середньої обрушуваності)
- безпосередньої покрівлі Б3 (малостійка)
- підошви П2-3 (середньої стійкості)
Наявність геологічних порушень
дрібноамплітудні тектонічні порушення, розмиви
пласта, розщеплювання пласта, зони підвищеної
тріщинуватості
Небезпека пласта
- по пилу Небезпечний
- по гірським ударам Не небезпечний
- по раптових викидах Небезпечний
- по схильності до самозаймання Не схильний
Небезпека лави по прориву метану
з підошви
Не небезпечна
Кут падіння пласта, град 2 - 5
Потужність пласта, м
- загальна 0,80 – 1,43
- середня по виймальному стовпу 0,88
Для цього в очисному вибої були встановлені 3 замірні станції: №1 –
секція №7, №2 – секція №88, №3 – секція № 163. Виміри виконувалися в
очисному вибої, укомплектованим машинами і механізмами з високими
технічними показниками закордонного виробництва. Довжина очисного ви-
бою - 265 м, середня швидкість посування очисного вибою – 176 – 218 м/міс.
Розташування замірних станцій було вибрано із метою максимально охопити
очисний вибій по всій довжині. Станції №1 і №3 знаходилися на відстані біля
10 м відповідно від верхньої та нижньої сполук лави із штреками. Замірна
станція №2 знаходилася приблизно по центру очисного вибою.
Фактичний опір кріплення вагається від 25 МПа до 45 МПа. Результати
досліджень представлені на рис 2.
а)
Выпуск № 81
б)
в)
а) – замірна станція №1; б) – замірна станція №2; в) – замірна станція №3.
Рис. 2 – Розподіл навантаження за замірними станціями.
Геотехническая механика"
Виходячи із приведених досліджень розподіл навантажень у часі приблиз-
но однаковий на замірних станціях №1 та №3. Це означає, що на даних
ділянках лави (на сполуках) є чіткий прояв навантажень, спричинений
суміжними виймальними стовпами. Зміна напружень проходить від штреків
із певним відставанням у часі досягає середини лави (рис. 2б).
В процесі проведення досліджень був проведений вимір хронометражу
роботи очисного вибою. Протягом доби ведення робіт при нормальному
режимі роботи очисного вибою розподілиться таким чином: в 1 зміну ре-
монтно – підготовчі операції складають 150 хвилин; ведення робіт з виймання
вугілля – 200 хвилин. Посування за зміну – 1,27 метра. В 2 зміну ведення
робіт з виймання вугілля складає 300 хвилин. Посування очисного вибою –
1,88 метра. В 3 зміну ведення робіт з виймання вугілля – 350 хвилин. Посу-
вання за зміну – 2,2 метра. В 4 зміну ведення робіт з виймання вугілля – 300
хвилин. Посування – 1,95 метра.
Також була встановлена періодичність посадки основної і безпосередньої
покрівлі. Так посадка безпосередньої покрівлі відбувалася через кожні 1 – 3
м, а основної покрівлі – 10 – 15 м.
Залежність фактичного опору механізованого кріплення від швидкості по-
сування очисного вибою представлена на рис 3.
Рис 3. – Залежність фактичного опору секцій механізованого кріплення від швидкості по-
сування очисного вибою.
Для визначення впливу швидкості на навантаження на секції
механізованого кріплення був створений варіаційний ряд усереднених зна-
чень цих показників. Залежність була отримана за допомогою кривої за
експоненціальною залежністю:
Выпуск № 81
де y – фактичне навантаження на секції механізованого кріплення, МПа; x –
швидкість посування очисного вибою, м/год.
Таким чином було підтверджено, що збільшення швидкості посування
очисного вибою позитивно впливає на гірничо – технічну ситуацію оскільки
зменшується навантаження на секції механізованого кріплення.
Висновки. Результати досліджень дозволяють зробити висновок, що:
збільшення швидкості посування очисного вибою в зазначених гірничо-
геологічних умов на дослідній ділянці до 0,5 м/год призводять до зниження
навантажень на секції механізованого кріплення на 10%. Це пояснюється не
можливістю релаксації сформованих напружень гірського масиву у часі. Це
дає можливість ефективно виконувати експлуатацію гірничодобувного об-
ладнання і управляти гірничим тиском ділянки.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Ширнин И.Г., Палкин В.А., Дубницкий В.И. Состояние угольной и сланцевой отраслей ЕС и
Украины// Уголь Украины.- 2007. - № 8 .- С. 8-10.
2. Ляшенко О. Ф., Макаров В.М. Досвід і перспективи використання техніки нового технічного рівня на вугільних
шахтах України//Проблеми загальної енергетики. - 2003. - № 9. - С. 16-21.
3. Лаптев А.Г. Интенсификация и концентрация производства - ключ к повышению объемов добычи угля//
Уголь. - 2002. -№ 2. -С.33-37.
Рекомендовано до публікації д.т.н. С.Ф. Власовим 19.08.09
|