Рациональная отработка пласта k5 в условиях ГХК шахта Краснолиманская

p> Дсм=563,44(095=535,27

Асут=535,27(3(0,95(0,92=1403,48

2.5.2.4 Проверка максимальной суточной добычи по газовому фактору

В шахтах опасных по метану, чем больше добывается угля, тем больше выделяется метана. По ПБ требуется, чтобы в исходящей струе участка было метана не более 1%. Чтобы концентрация CH4 не поднималась, на практике добавляют расход воздуха в лаву. При этом растет скорость воздуха в лаве.
Но по ПБ скорость воздуха в лаве не должна превышать 4 м/с. Исходя из этих соображений определяется или проверяется, сколько угля можно добыть в сутки по газовому фактору в лаве.

Максимально допустимая нагрузка на очистной забой определяется по формуле в тоннах на смену

[pic],

где Ар - расчетная нагрузка на забой по технической способности комбайна, т/сут; Ар=1403,48

Iуч - абсолютная газообильность участка, м3/т; Iуч=9,5;

Qр - максимальный расход воздуха для проветривания участка определяется по формуле в метрах кубических на минуту

Qр=60(Sоч.min(Vmax(kо.з.

Sоч.min - минимальное поперечное сечение лавы, м2; Sоч.min=2,5

[5; таб.4];

Vmax - максимальная допустимая скорость воздуха в лаве, м/с; Vmax=4[по ПБ]; kо.з - коэффициент, учитывающий утечку воздуха по выработанному пространству призабойной части лавы; kо.з=1,25 [5, таб.2];

С - допустимая концентрация метана в исходящей струе лавы;

С=1% [по ПБ];

С0 - концентрация метана в поступающей струе; С0=0,1 [данные ш.

Краснолиманская]

Qр=60(2,5(4(1,25=750

[pic]

Полученный результат Аmax меньше суточной добычи комбайна, поэтому к дальнейшим расчетам принимаю Асут=1362,74 тонны.

2.5.3 Выбор средств доставки угля по лаве

Доставку угля по лаве предлагаю производить при помощи скребкового конвейера. Из числа предлагаемых для эксплуатации в составе механизированного комплекса МКД90 конвейеров [смотри таб. 7], выбираю конвейер СПЦ163. Его технические характеристики привожу в таблице №9.

Проверку производительности конвейера произвожу методом расчета производительности конвейера для данных условий и сравнения с паспортными данными.

Производительность конвейера нахожу по формуле в тоннах на час

Qк= 60(Vр(r(mв(?у(Cиз(kр,

где kр – коэффициент резерва производительности; kр=1,1(1,5 [5, стр.7]; принимаю kр=1,13;

Qк=60(3,13(0,63(1,3(1,3(0,95(1,13=214,65

Сравнивая полученное значение с паспортным, равным 400 т/час, прихожу к выводу, что данный конвейер подходит к эксплуатации в данных условиях.

Таблица 9 – Техническая характеристика конвейера СПЦ163

|Параметры |Значение |
|Производительность, т/час |400 |
|Длина конвейера, м |220 |
|Электродвигатель | |
|мощность, кВт |110 |
|количество двигателей |2 |
|Скорость движения цепи, м/сек |1 |
|Длина рештака, мм |1500 |
|Шаг скребков, мм |920 |

2.5.4 Выбор способа управления кровлей

Управление кровлей – совокупность мероприятий по регулированию проявлений горного давления в рабочем пространстве очистного забоя и прилегающих к нему подготовительных выработок с целью обеспечения 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.

В зависимости от строения, свойства боковых пород, характера проявления горного давления и осуществления мероприятий по регулированию горного давления в угольных шахтах применяют шесть способов управления горным давлением: полное обрушение, плавное опускание, частичная закладка, частичное обрушение, удержание на кострах и полная закладка.

Наиболее распространенный способ управления кровлей – полное обрушение. Этот способ является самым экономичным, отличается малой трудоемкостью, высокой производительностью и позволяет полностью механизировать работы по управлению кровлей.

Назначение способа – предупредить или ослабить интенсивное обрушение основной кровли, уменьшить опускание толщи вышележащих пород путем заполнения выработанного пространства разрушенными породами непосредственной кровли.

Сущность способа в том, что по мере подвигания очистного забоя и увеличения консоли непосредственной кровли производят ее периодическое обрушение (посадку) за пределами призабойного пространства на величину шага самопроизвольного обрушения непосредственной кровли. Величина шага зависит от устойчивости пород и принимается кратной ширине вынимаемой в лаве полосы угля (захвату комбайна).

Управление кровлей полным обрушением применяют в породах 1 и 2 классов по классификации ВУГИ; 1-3 классов – по классификации ДонУГИ, т.е. когда в непосредственной кровле залегают породы, склонные к обрушению после удаления крепи.

При применении деревянной крепи в лаве мощность легкообрушающихся пород должна быть не менее 6-8-кратной мощности пласта (1 класс по классификации ВУГИ). В этих условиях непосредственная кровля, обрушаясь, разрыхляется и увеличивается в объеме в 1,15-1,3 раза, заполняет выработанное пространство. Основная кровля прогибается без вторичных осадок и опирается на обрушенные породы непосредственной кровли.

При применении металлической крепи, обладающей большей несущей способностью, полное обрушение можно применять при мощности непосредственной кровли меньше 6-8-кратной мощности пласта, а также в породах средне- и труднообрушающихся при наличии вторичных осадок основной кровли.

Для предупреждения обрушения не только основной, но и непосредственной кровли, применяется способ управления кровлей частичной закладкой.

Сущность способа состоит в том, что выработанное пространство частично заполняется породой в виде полос, на которые опирается непосредственная кровля. По мере уплотнения породы в полосах кровля прогибается без обрушения вблизи призабойного пространства. Частичную закладку применяют при пологом и наклонном залеганиях в породах 4 класса по классификации ДонУГИ, т.е. когда в непосредственной кровле залегают мощные монолитные и труднообрушающиеся породы или когда над пластом залегает основная кровля при мощности пластов не более 1,5 м.

Управление кровлей частичным обрушением. Назначение способа – не допустить интенсивных вторичных осадок основной кровли. Сущность способа в том, что, как и при частичной закладке, выработанное пространство за пределами призабойного частично заполняется породой в виде полос по простиранию, в остальной части выработанного пространства непосредственная кровля обрушается. Основная кровля при этом не обрушается, а опирается через необрушенные участки непосредственной кровли на бутовые полосы.

Применяют частичное обрушение редко, в породах 2 класса по классификации ВУГИ, когда в непосредственной кровле залегают легкообрушающиеся породы мощностью менее 6-кратной мощности пласта угля при деревянной крепи и менее 3-4-кратной мощности при индивидуальной металлической крепи.

В породах 5 класса по классификации ДонУГИ, т.е. когда в непосредственно над пластом залегают породы, способные плавно опускаться без видимых нарушений или с местными нарушениями без потери связи между отдельными частями кровли, при мощности пласта до 1-1,2 м и при наличии в почве пучащих пород, применяют способ плавного опускания кровли.

Сущность способа состоит в том, что, применяя податливую призабойную и специальную (ограждающую призабойное пространство) крепи, обеспечивают плавный прогиб и опускание кровли на почву без нарушения ее сплошности.

Удержание пород на кострах применяют на тонких крутонаклонных и крутых пластах в породах различных классов. Сущность способа состоит в том, что по мере подвигания очистного забоя выкладываются деревянные костры.

Этот способ характеризуется высокой трудоемкостью и большим расходом леса. Применение этого способа сокращается.

Учитывая, что в кровле пласта проектируемой лавы залегают породы, склонные к обрушению, мощность непосредственной кровли 9,2 метра, что более, чем в 6 раз превосходит мощность пласта, принимаю в проекте способ управления кровлей – полное обрушение.

2.5.5 Выбор типа механизированной крепи

При выемке полезного ископаемого обнаженные вмещающие породы теряют устойчивость и могут обрушаться. Для создания безопасных условий труда и эксплуатации горного оборудования выемка угля сопровождается креплением очистного забоя – процессом установки поддерживающих кровлю (а также почву) конструкций. Сами поддерживающие конструкции называют крепью очистного забоя.

К крепям очистных забоев предъявляются следующие основные требования.
Они должны иметь необходимую прочность, т.е. выдерживать без разрушения заданные нагрузки, обладать устойчивостью, т.е. сохранять заданное положение в пространстве, обладать жесткостью, т.е. не допускать деформаций, превышающие установленные для данных условий. Кроме того, крепь должна позволять человеку эффективно работать в очистной выработке, быть безопасной, надежной, долговечной и экономичной.

Применяют следующие виды крепи очистного забоя: индивидуальную
(призабойную и посадочную) и механизированную (секционную, комплектную и агрегатную). Секционную крепь по числу опорных стоек разделяют на одностоечную, рамную и кустовую. По материалу индивидуальные крепи бывают металлическими и деревянными, механизированные – только металлическими.

Так как в проекте предусматриваю применение механизированного комплекса МКД90, в состав которого входит механизированная крепь КД90, то лаву предлагаю крепить этой крепью. Технические характеристики данной крепи привожу в таблице №10.

Крепь КД90 состоит из секций оградительно-поддерживающего типа, электро- и гидрооборудования и штрекового оборудования. Секции крепи шарнирно соединены с навесным оборудованием конвейера, которое обеспечивает их установку перпендикулярно рештаку в конце хода передвижки. Каждая секция выполняет функцию забойной и посадочной и передвигается вслед за проходом комбайна.

Таблица 10 – Технические характеристики механизированной крепи МКД90

| |1МКД90 |2МКД90 |3МКД90 |2МКД90Т|3МКД90Т|
|Вынимаемая мощность пласта, м |0,8-1,2|1,1-1,5|1,35-2,|1,1-1,5|1,35-2,|
| |5 | |0 | |0 |
|Шаг передвижки секций, м |800 |630 |630 |630 |630 |
|Удельное сопротивление крепи, кН | | | | | |
|на 1м2 поддерживаемой кровли: |430 |500 |550 |800 |800 |
|Коэффициент гидравлической |1,9 |2,0 |2,0 |1,95 |1,95 |
|раздвижности | | | | | |
|Коэффициент начального распора |0,8 |0,8 |0,8 |0,7 |0,7 |
|Сопротивление, кН | | | | | |
|одной секции |2800 |3000 |3200 |4000 |4200 |
|на 1 м длины лавы |1700 |2000 |2200 |3000 |3200 |
|Удельное сопротивление на конце | | | | | |
|передней консоли перекрытия, кН/м|90 |90 |90 |140 |140 |
|Подпор при передвижке секции, |10 |10 |10 |15 |15 |
|кН/м2 | | | | | |
|Максимальное рабочее давление в | | | | | |
|напорной магистрали, МПа |32 |32 |32 |32 |32 |
|Шаг расстановки секции крепи, м |1,5 |1,5 |1,5 |1,5 |1,5 |
|Коэффициент затяжки кровли |0,9 |0,9 |0,9 |0,9 |0,9 |
|Высота секции крепи, мм | | | | | |
|минимальная |560 |710 |1000 |710 |1000 |
|максимальная |1160 |1420 |2000 |1420 |2000 |
|Габариты секций крепи, мм | | | | | |
|ширина по оградительному |1,5 |1,5 |1,5 |1,5 |1,5 |
|перекрытию |4,1 |3,542 |3,542 |3,542 |3,542 |
|длина | | | | | |
|Масса крепи на 1 м по длине лавы,|7200 |7190 |7190 |7190 |7190 |
|кг | | | | | |

Основные особенности крепи КД90:

- высокий уровень унификации по типоразмерам (до 90%) основных элементов: оснований, консолей, перекрытий, механизмов передвижения и подъема носка основания, систем управления, что существенно упрощает производство и обслуживание крепей;

- надежность работы благодаря: опережающему прижатию консолей к кровле непосредственно стойками без дополнительных цилиндров; передвижению крепи с подъемом носка основания; наличию четырехзвенного механизма связи перекрытия с основанием, что обеспечивает разгрузку стоек от боковых нагрузок и постоянство размеров от конца консолей до забоя. Особой прочностью отличается перекрытие крепи благодаря отсутствию в нем коробчатых сечений и внутренних сварных швов;

- безопасность труда за счет применения гидравлически управляемых боковых щитов вдоль консолей, основного и оградительного перекрытий.

Системы управления крепью существенно улучшены за счет применения модульных гидрораспределителей, стоечных блоков, установленных непосредственно на стойках, и верхней гидроразведки.

Козырек секции опирается на выдвижную балку, встроенную в оградительное перекрытие.

Оградительное перекрытие с забойной стороны опирается на две гидростойки одинарной раздвижности, а со стороны выработанного пространства шарнирно соединено с кронштейном основания. При раздвижке перекрытие поворачивается относительно основания и его забойная часть, описывая дугу, удаляется от забоя. Для сохранения постоянного расстояния от забойной кромки козырька до забоя применен механизм компенсации, состоящий из двух рычагов, траверсы и выдвижной балки, который выталкивает из полости перекрытия или втягивает в нее выдвижную балку вместе с навешенным на нее козырьком. Этим обеспечивается практически постоянная величина зазора между кромкой козырька и забоем.

Для закрытия зазоров между соседними оградительными перекрытиями и выравнивания секции при ее боковом наклоне служит боковой борт на одной стороне каждой секции, управляемый гидравлическим домкратом, вмонтированным в корпус перекрытия.

Гидростойки секции могут быть установлены в двух положениях: ближе к конвейеру, при котором в исходном положении комплекса крепь подтянута к конвейеру, и ближе к завальной стороне, когда в исходном положении комплекса крепь располагается по оттянутой схеме. В последнем случае обеспечивается удобство управления комбайном из бесстоечного пространства, однако уменьшается сопротивление крепи по поддержанию кровли.

Передвижка крепи производится одним гидродомкратом, посредством которого передвигается и забойный конвейер.

Комплекс 1УКП производится серийно на Дружковском машиностроительном заводе имени 50-летия Советской Украины.

В качестве четырех первых и последних секций крепи предлагаю использовать концевые комплекты 2КК.

Концевые секции с обратными консолями предназначены для механизации процессов поддержания кровли, передвижки конвейера, создания безопасных условия для обслуживающего персонала, при отработке пологих пластов в составе механизированного комплекса.

В зависимости от мощности вынимаемых пластов применяются концевые секции второго или третьего типоразмеров. Концевые секции могут работать как в правом, так и в левом забоях с выполнением перемонтажа отдельных узлов в шахтных условиях.

Концевые секции однотипные, четырехстоечные и имеют шарнирную связь с призабойным конвейером, который осуществляет силовую связь между секциями крепи при их передвижке с опорой на соседние секции.

Крепление и поддержание кровли в рабочем пространстве после прохода комбайна обеспечивается забойными поджимными консолями, жестким перекрытием, опирающимся на четыре гидравлические стойки. Со стороны выработанного пространства секции оснащены обратными консолями. Для обеспечения работы крепи в условиях слабой почвы концевые секции оснащены механизмом для подъема основания при передвижке. Управление осуществляется с соседних загруженных концевых секций.

Наличие обратных консолей на концевых секциях позволяет создать безопасные условия для обслуживающего персонала и снизить расход лесоматериалов.

Техническую характеристику концевых комплектов 2КК привожу в таблице
11.

Таблица 11 – Техническая характеристика концевых комплектов 2КК

|Наименование параметра |2 типоразмер|3 |
| | |типоразмер |
|Вынимаемая мощность пласта |1,0-1,5 |1,35-2,0 |
|Угол падения пласта при подвигании забоя, градус, | | |
|не более: |25 |25 |
|по простиранию |10 |10 |
|по падению или восстанию | | |
|Сопротивление концевой секции, кН |3000 |3000 |
|Удельное сопротивление на 1 м2 | | |
|поддерживаемой площади, кН/м2 |380 |380 |
|Рабочее давление, Мпа |32,5 |32,5 |
|Давление срабатывания предохранительного клапана | | |
|гидростойки, Мпа |39 |39 |
|Шаг установки концевых секций, м |1,5 |1,5 |
|Шаг передвижки, м |0,8 или 0,63|0,63 |
|Коэффициент затяжки кровли |0,9 |0,9 |

Типоразмер механизированной крепи устанавливаю на основании расчетов допустимой минимальной и максимальной высоты ее по заднему ряду стоек в метрах.

Нmin=тmin(1-((lз)-(

Нmах=тmах(1-((lп),

где тmin – минимальная мощность пласта в метрах,

тmin=m-(m

тmах – максимальная мощность пласта в метрах,

тmах=m+(m

(m – колебания пласта по мощности в пределах выемочного участка в метрах; (m=0,05 [таб. 5]

тmin=1,3-0,05=1,25

тmах=1,3+0,05=1,35

( – коэффициент сближения пород кровли и почвы, зависящий от класса пород по обрушению; (=0,04 [5, стр. 8] lп – расстояние от передней стойки до плоскости забоя, м; lп=2,325 [1, стр. 249] lз – расстояние от задней стойки до плоскости забоя, м; lп=3,615

[1, стр. 249]

( – запас раздвижки на разгрузку крепи от давления пород, м;

(=0,05 [5, стр. 9]

Нmin=1,25(1-0,04(3,615)-0,05=1,019

Нmах=1,35(1-0,04(2,325)=1,224

На основании произведенных расчетов принимаю к эксплуатации второй типоразмер крепи 2МКД90, у которого минимальный и максимальный размеры по высоте соответственно равны 0,71 метра и 1,42 метра.

2.5.6 Проверка принятой крепи на прочность

2.5.6.1 Определения давления пород кровли на 1 м2 крепи

Определяю давление пород кровли на 1 м2 крепи по формуле в кН/м2

Qз=hп(?п,

где hп – мощность непосредственной кровли, м; hп=9,2 [таб. 5];

?п – средний удельный вес пород, определяется по формуле

?п=Рп*9,81

Рп – плотность пород; Рп=2,35 [таб. 5]

?п=2,35*9,81=23,05

Qз=9,2(23,05=212,06

Полученное значение должно удовлетворять условию

Qз?Qтех

где Qтех=500 [таб. 10]

212,06?500

Полученное значение удовлетворяет данному требованию.

2.5.6.2 Определение нагрузки на 1 м посадочного ряда

Определяем нагрузку на 1 м посадочного ряда крепи по формуле в кН/м

[pic],

где b – длина секции крепи по перекрытию, м; b=3,542[таб. 10]; l – шаг посадки непосредственной кровли, равен шагу передвижки секции, м; l=0,63 [таб. 10]

[pic]

Полученное значение должно удовлетворять условию

Rр?Rmax.тех

где Rmax.тех=3000 [таб. 10]

230,94?2000

Полученное значение удовлетворяет данному требованию.

2.5.6.3 Определение давления на одну секцию

Давление пород кровли на одну секцию крепи определяю по формуле в кН

Qc=hп*?п*b*ac,

где ас – шаг установки секций, м; ас=1,5 [таб. 10]

Qc=9,2(23,05(3,542(1,5=1126,67

Полученное значение должно удовлетворять условию

Qc? Qc.тех

где Qc.тех=3000 [таб. 10]

1126,67?3000

Полученное значение удовлетворяет данному требованию.

По всем выше приведенным проверкам, делаю вывод, что данный типоразмер крепи удовлетворяет всем условиям заданной лавы, и окончательно принимаю для работы в лаве механизированный комплекс МКД90 с механизированной крепью второго типоразмера 2КД90.

2.6 Крепление сопряжения лавы с прилегающими выработками

На сопряжении лавы с прилегающими выработками, в процессе эксплуатации лавы, возникает большое опорное давление, и крепление не выдерживает данного давления, деформируется, уменьшается сечение, уменьшается безопасность из-за обрушения пород кровли. Поэтому целесообразно усиливать крепление сопряжений.

На практике предусматривают различные варианты крепления сопряжений:

1. установка ремонтин или гидравлических стоек под каждую раму;

2. использование механизированной специальной крепи сопряжения, которая при помощи специального приспособления перемещается вслед за лавой.

Использование специальной крепи сопряжения полностью механизирует процесс крепления сопряжения, способствует повышению безопасности и производительности работ.

На основании выше изложенного предлагаю использовать для крепления сопряжения лавы с прилегающими выработками механизированную крепь сопряжения КСШ5К, которая предназначена для эксплуатации в составе комплекса 1УКП. Технические характеристики крепи КСШ5К привожу в таблице
12.

Таблица 12 – Технические характеристики крепи КСШ5К

|Сопротивление, кН: | |
|крепи |2760 |
|стойки |460 |
|на 1 м по длине поддерживаемой кровли |430 |
|Давление на почву, МПа |?1,5 |
|Усилие домкрата при передвижке секций, кН: | |
|опережающей |172 |
|отстающей |312 |
|Шаг передвижки секций крепи, м |0,8 |
|Габариты крепи, мм: | |
|высота минимальная – максимальная |2200 – 3100 |
|длина/ширина по верхнякам |7500/1000 |
|Масса комплекта крепи, кг |8000 |

Крепь сопряжения штрековая КСШ5К предназначена для механизации в трапециевидных, прямоугольных и арочных выработках, прилегающих к лаве, а также в зоне выхода приводной головки забойного конвейера в эти выработки, операций по поддержанию кровли, поддержанию головки конвейера и ее передвижке по мере подвигания забоев, оборудованных очистными комплексами
КМК97, КМ87, КМ88, КМТ, КД90, УКП и др.

Крепь сопряжения штрековая КСШ5К состоит из опережающей и отстающей секций. Опережающая четырехстоечная секция поддерживает кровлю через боковые верхняки, соединенные между собой рессорными пакетами. Отстающая двухстоечная секция с одним (средним) верхняком имеет стол для размещения на нем головки забойного конвейера с механизмом для ступенчатой регулировки ее высоты, а также регулировки по углу падения пласта. Предусмотрены гидродомкраты для регулировки положения головки конвейера по ширине выработки.

Перемещение секции осуществляется поочередно, с поочередной разгрузкой секций, специальным гидравлическим механизмом, подтягивающим крепь к упорной стойке с помощью круглозвенной цепи.

Питание крепи осуществляется от насосной станции очистного комплекса.

2.7 Выбор длины лавы

Длину лавы можно определить расчетным путем исходя из горно- геологических факторов. Однако длину лавы рекомендуется принимать исходя из условий полного использования принятого оборудования, нормального проветривания, а при разработке запасов на большой глубине с учетом температурного фактора.

С увеличением длины лавы растет нагрузка на забой, транспортную выработку, увеличивается концентрация производства, уменьшается объем вспомогательных работ.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5