книги / Техника для выемки тонких пластов

четвертом циклах — по графику OMEDK, т. е. при Челноковой

схеме выемки фактическое среднее сопротивление механизирован­ ной крепи по концам очистного забоя периодически каждые два цикла то возрастает, то уменьшается.

Из графиков на рис. 6.8 и 6.9 можно сделать вывод о необхо­ димости с целью улучшения взаимодействия механизированных крепей с породами кровли повысить давление, развиваемое насос­ ной станцией, до давления срабатывания предохранительного кла­ пана. В связи с этим стоит задача перевода системы гидроприво­ да механизированных крепей с рабочего давления 20 МПа на давление 32 МПа и в перспективе на давление 45 МПа.

Вторым важным выводом является необходимость перехода на передвижку секций механизированных крепей с активным под­ пором, когда в зоне DEK (см. рис. 6.8) секция не будет разгру­

жаться полностью от горного давления.

Шахматная схема передвижения секций механизированной крепи. При шахматной схеме передвижения секций механизиро­

ванной крепи вслед за проходом комбайна передвигается только половина секций крепи, последовательно через одну (рис. 6.10). При этом каждая секция передвигается на величину хода S = 2 B , где В — ширина захвата исполнительного органа комбайна.

Предположим, что нечетные секции крепи, не передвигаемые в процессе текущего цикла по выемке угля, вышли на рабочее со­ противление. Тогда фактическое среднее сопротивление крепи (кПа) только от этих нечетных секций составит

где Nр.с — рабочее сопротивление гидростойки, кН; п — число гид­ ростоек в секции крепи; Ь-\-В — ширина рабочего пространства, поддерживаемого верхним перекрытием секции крепи, м; t — шаг

установки секций крепи по длине очистного забоя, м. Значение Qi изобразим на графике отрезком ОА.

В месте начала выемки угля фактическое сопротивление не­ четных секций механизированной крепи уменьшится за счет уве­ личения ширины поддерживаемого рабочего пространства на ши­ рину захвата исполнительного органа комбайна

и изобразится на графике отрезком 0\С.

За счет четных секций, передвигаемых в текущем цикле по выемке угля, сопротивление которых полагаем по величине мень­ шим номинального рабочего сопротивления, суммарное фактиче­ ское среднее сопротивление механизированной крепи будет харак­ теризоваться на графике линией ODEGIHPUVK-

Шахматная схема передвижения характеризуется двумя пло­ щадями (м2) обнаженного пространства, не поддерживаемыми перекрытиями секций: площадью Л между тремя секциями у ли­

нии забоя и площадью F2 в зоне работы исполнительного органа

комбайна:

где В — захват исполнительного органа комбайна, м; I — расстоя­ ние от конца ближнего перекрытия до линии забоя, м; х — шири­

на верхнего перекрытия секции, м;

мой секции крепи, м.

С учетом изложенного механизированная крепь с шахматной схемой передвижения секций имеет следующие преимущества:

относительно увеличенное фактическое среднее сопротивление механизированной крепи;

уменьшение топтания пород кровли, так как передвижение сек­ ции идет на величину хода гидродомкрата, равного удвоенной ши­ рине захвата исполнительного органа комбайна;

относительное увеличение скорости передвижения крепи, так как в передвижении участвует половина секций крепи.

Передвижение каждой секции осуществляется между двумя секциями, передвинутыми и распертыми в предыдущем цикле, что повышает надежность поддержания пород кровли.

К числу недостатков этой схемы следует отнести увеличение площади не поддерживаемого перекрытиями секций крепи приза­ бойного пространства и стеснение прохода для рабочих между рядами стоек крепи.

6.5. Изменение фактического сопротивления

крепи по длине поддерживающего типа перекрытия секции

Все предыдущие рассуждения об изменении фактического сред­ него сопротивления по длине очистного забоя исходили из пред­ положения, что по ширине рабочего пространства очистного за­ боя (по длине перекрытия секций крепи) сопротивление опуска­ нию пород кровли остается постоянным. Такое представление не ■соответствует действительности. Фактическое сопротивление опу­ сканию пород кровли по длине верхнего поддерживающего типа перекрытия секции крепи не остается постоянным и существенно изменяется в зависимости от величины горного давления, компо­ новочной схемы секции крепи, конструкции верхнего перекрытия, от исходного положения секции крепи перед передвижкой и ряда других факторов.

При сравнительном анализе конструкций различных типов ме­ ханизированных крепей и рассмотрении характера их взаимодей­ ствия с породами кровли недостаточно рассматривать средние значения рабочего сопротивления секций механизированных кре­ пей, а необходимо оперировать данными о распределении сопро­ тивления по длине верхнего перекрытия секции крепи.

Такой метод сравнительного анализа конструкций различных типов механизированных крепей по распределению сопротивле­ ния опусканию пород кровли по длине верхнего перекрытия раз­ работан в Гипроуглемаше Е. И. Кудряшовым. Основные его идеи с некоторыми интерпретациями автора заключаются в следующем.

При рассмотрении изменения фактического сопротивления сек­ ции механизированной крепи по длине верхнего перекрытия не­ обходимо рассматривать два периода.

I. Период начального распора, когда усилия, созданные дей­ ствием давления насосной станции системы гидропривода меха­ низированной крепи в гидростойках и гидропатронах консольных верхняков, передаются через элементы верхнего перекрытия на породы кровли.

II. Период выхода гидростоек на номинальное рабочее сопро­ тивление под действием горного давления и наблюдающегося опу­ скания пород кровли в рабочем пространстве очистного забоя.

При этом для упрощения рассуждений и показа в первую оче­ редь качественного характера изменения рабочего сопротивления по длине верхнего перекрытия секции механизированной крепи исходим из следующих положений:

1)при действии усилий, передающихся от гидравлических стоек к верхнему перекрытию, принимаем треугольный закон рас­ пределения давлений по длине верхнего перекрытия;

2)аналогично при действии горного давления на верхнее пере­ крытие принимаем также треугольный закон распределения дав­ лений от опускания горных пород по длине перекрытия с монотон­ ным увеличением от забоя к завальной стороне. По данным ВНИМИ этот закон изменения давления по длине перекрытия ближе к трапециевидному, однако принятие треугольного закона не вносит принципиальных погрешностей в наши рассуждения, существенно их упрощая. Кроме того, это наиболее полно соот­ ветствует сложившемуся представлению, что опускание пород

кровли по мере удаления от забоя увеличивается по линейному закону с разным коэффициентом пропорциональности в зависи­ мости от горно-геологических условий.

Исходя из приведенных выше положений, был проведен сопо­ ставимый анализ изменения сопротивления опусканию пород кров­ ли по длине верхнего перекрытия для различных наиболее харак­ терных механизированных крепей поддерживающего типа: с жест­ ким верхним перекрытием, с жестким верхним перекрытием и под­ жимным консольным верхняком, с разрезным жестким перекры­ тием и поджимным консольным верхняком. Результаты этого ана­ лиза указывают на необходимость и важность при сопоставлении механизированных крепей различных типов оперировать не только средними значениями рабочего сопротивления механизированных крепей, но и видом его изменения по длине перекрытия, что яв­ ляется определяющим для познания характера взаимодействия механизированной крепи с породами кровли, особенно в приза­ бойном бесстоечном пространстве.

7. Очистные комплексы оборудования

с механизированными крепями

7.1. Общие сведения

Генеральным направлением в развитии технологии и техники выемки тонких пологих и наклонных пластов является комплекс­ ная механизация, а в последующем и автоматизация выполнения всех основных производственных процессов, связанных с выемкой угля, на базе применения очистных комплексов оборудования с механизированными крепями и в последующем с угледобывающи­ ми агрегатами.

В настоящее время считается возможным применение комплек­ сов оборудования с механизированными крепями в условиях пла­ стов мощностью от 0,7 м и выше.

Для пластов мощностью менее 0,7 м имеются в основном три технических направления решения проблемы механизации их вы­ емки.

I. Выемка пластов с присечкой пород кровли (или почвы) до вынимаемой мощности 0,7—0,8 м, где становится возможным применение комплексов оборудования с механизированными кре­ пями.

II.Выемка пластов с применением комбайнов (узкозахватных,

аиногда и широкозахватных) и струговых установок с индиви­ дуальным креплением.

Ш.Выемка пластов средствами безлюдной выемки как изве­

стными средствами (шнекобуровая выемка и скрепероструговая выемка), так и с применением вновь создаваемых средств без­ людной выемки.

Наиболее подготовленным и вероятным для реализации в широ­ ких промышленных масштабах является первое направление. Вто­ рое Направление не может иметь какого-либо существенного зна­ чения, так как индивидуальное крепление, требующее в условиях весьма тонких пластов затрат тяжелого ручного труда, не имеет перспективы широкого промышленного внедрения.

Третье направление является весьма дискуссионным, так как пока неясными остаются направления решения вопросов крепле­ ния й управления кровлей при безлюдной выемке без увеличения потерь угля в недрах.

Таким образом, на ближайшую обозримую перспективу основ­ ным средством комплексной механизации выемки тонких пологих пластов являются очистные комплексы оборудования, состоящие из уйкозахватной выемочной машины (комбайна или струга), передвижного скребкового забойного конвейера, механизирован­ ной крепи, механизированных крепей мест сопряжения очистного забой со штреками, средств кабеле- и шлангоукладки, пылеподавлений и др.

В настоящее время для механизации выемки тонких пластов серийно изготовляются следующие комплексы оборудования: 1КМ97Д, 2КМКД, 1КМ88 и 1КМ103.

Кроме того, изготовлены опытные образцы, закончены про­ мышленные испытания и рекомендованы к серийному производ­ ству более совершенные комплексы оборудования КМК97М и КМС97М, механизированная крепь которых является дальнейшим совершенствованием (модернизацией) механизированной крепи

М97Д.

Таким образом, в настоящее время для механизации выем­ ки тонких пологих пластов находятся в серийном производстве четыре типа комплексов оборудования.

1.Комплекс 1КМ97Д в комбайновом и струговом исполнениях (с 1984—1985 гг. будет заменен комплексами КМК97М и КМС97М) с комплектной двухстоечной рамной механизированной крепью. Конструкция комплекса разработана в Гипроуглемаше. Главный конструктор М. Я. Гольдштейн.

2.Комплексы 2КМКД («Донбасс») с агрегатированной меха­ низированной крепью кустового типа с шестистоечной секцией. Конструкция комплекса разработана в Донгипроуглемаше. Глав­ ный конструктор комплекса Л. Я. Бродецкий.

3.Комплекс оборудования 1КМ88 с рампой двухстоечной агре­

гатированной механизированной крепью, являющейся модифика-

Т а б л и ц а 7.1

Состав оборудования серийных очистных комплексов для выемки тонких пластов

Основные технические данные серийных механизированных крепей для очисгяы gзабоев в тонких пластах

цией известной механизированной крепи КМ87УМ с целью умень­ шения вынимаемой мощности пласта до 1 м. Конструкция ком­ плекса разработана в Гипроуглемаше. Главные конструкторы комплекса В. К. Смехов и Г. А. Булавкин.

4. Комплекс оборудования 1КМ103 с агрегатированной, под­ держивающего типа механизированной крепью с четырехстоечны­ ми секциями. Комплекс 1КМ103 — это новый с высоким техниче­ ским уровнем комплекс оборудования, созданный специально для механизации выемки тонких (0,7—0,9 м) пологих и наклонных (до 35°) пластов, принятый для серийного производства с 1982 г. Конструкция комплекса разработана в Гипроуглемаше. Главный конструктор комплекса В. В. Вавилов.

Комплекс КД80 по результатам промышленных испытаний принят к серийному производству в декабре 1983 г.

Составы оборудования очистных комплексов серийного произ­ водства приведены в табл. 7.1.

Учитывая, что все оборудование очистных комплексов, кроме механизированных крепей, было рассмотрено выше, рассмотрим особенности конструкции только механизированных крепей.

Основные технические данные по механизированным крепям,, примененным в составе находящихся в серийном производстве очистных комплексов оборудования, приведены в табл. 7.2.

Комплексы оборудования 1КМ97Д и 1КМ103 изготовляются серийно Каменским машиностроительным заводом. Комплексы 1КМ88 и 2КМКД изготовляются серийно Дружковским машино­ строительным заводом им. 50-летия Советской Украины.

Комплексы КМК97М и КМС97М прошли промышленные испы­ тания и рекомендованы к серийному производству вместо комп­ лексов 1КМ97Д в комбайновом и струговом исполнениях. Их се­ рийное производство начнется на Каменском машиностроительном! заводе в 1984—1985 гг. с одновременным прекращением произ­ водства комлексов 1КМ97Д, которые в дальнейшем рассматри­ вать не будем.

7.2. Комплекс оборудования КМК97М

Комплекс оборудования КМК97М предназначен для комплекс­ ной механизации очистных работ в условиях пологих пластов: мощностью 0,7—1,3 м с углом наклона при работе по простира­ нию до 20° и при работе по падению или восстанию до 8°

Комплекс предназначен для применения в следующих горно­ технических условиях:

шириной 3,3 м и длиной 1,5 м при разгрузке гидросто­

Комплекс оборудования КМК97М является дальнейшей модер­ низацией комплекса 1КМ97Д, в процессе которой основное вни­ мание было уделено повышению надежности оборудования ком­ плекса, включая механизированную крепь, и устранению ряда вы­ явленных в процессе эксплуатации недостатков. При модерниза­ ции были улучшены некоторые параметры механизированной кре­ пи при неизменной схеме ее устройства, существенно повышена надежность конструкции и уменьшена трудоемкость изготовления крепи.

Изменен также состав оборудования комплекса. Комбайн 1КЮ1 заменен комбайном 1КЮ1У, имеющим большую энергово­ оруженность (125 кВт вместо 80 кВт).

Предусмотрена возможность использовать в составе оборудова­ ния комплекса комбайн КЮЗ, что позволит осуществлять выемку пластов любой крепости мощностью 0,7—0,9 м.

Скребковый конвейер СП63М заменен более надежным с уве­ личенным ресурсом работы базовым унифицированным скребко­ вым конвейером СП202 или СП202В1. Возможно применение одно­ цепного конвейера СПЦ161 или СПЦ151.

В зависимости от состава оборудования и горнотехнических условий предусматривается 12 исполнений комплекса КМК97М {табл. 7.3).

Технология работы комбайнового комплекса КМК97М. Распо­

ложение оборудования комплекса показано на рис. 7.1.

На пластах с углами наклона свыше 9° для удержания ком­ байна от скольжения вниз при обрыве тяговой цепи в состав ком­ плекса входит предохранительная лебедка 1ЛП или 1ЛГКН.

Забойный конвейер располагается так, что его нижняя при­ водная головка с двумя приводными блоками выносится на отка­ точный штрек, а верхняя приводная головка с одним приводным блоком располагается либо на вентиляционном штреке или в лаве у верхнего откаточного штрека.

Для работы комбайна предусматривается необходимость вы­ емки двух ниш: верхней — длиной 8 м и нижней — длиной 4 м. Работа комбайна ведется по Челноковой схеме с расположением переднего по ходу комбайна шнека у кровли пласта. В исходном положении секции комплектов крепи располагаются в шахматном порядке, в том числе секции 4 с рессорными верхняками комплек­ тов придвинуты к ставу конвейера, а секции 3 с поджимными

верхняками комплектов отодвинуты на величину хода гидродом­ крата передвижения.

После прохода комбайна секции 3 придвигаются и начинается

передвижка става забойного конвейера изгибом («волной»). В зо­ не, где став конвейера передвинут на новую дорогу, передвигают

Т а б л и ц а 7.3

Исполнение комплекса оборудования КМК97М

секцию 4 с рессорным верхняком вплотную к ставу конвейера.

Шаг передвижения каждой секции комплекта 0,8 м или в случае применения кабелеукладчика КЦ (см. рис. 7.1) — 0,63 м.

При работе по передвижению секций крепи и става конвейера необходимо руководствоваться следующими правилами:

передвижение секций крепи производить с минимальным отры­ вом верхнего перекрытия от пород кровли (не более 100 мм), разгружая сначала заднюю гидростойку, а затем переднюю;

следить за направленным передвижением комплектов и за рав­ ным расстоянием между ними. При изменении этого расстояния необходимо скорректировать направление передвижения комплек­ та. Для этого необходимо разгрузить гидростойки двух секций комплекта, затем включением гидродомкрата передвижения раз­ вернуть на требуемый угол секции комплекта в необходимую сто­ рону (влево или вправо) и распереть гидростойки;

не допускать деформаций перекрытий. Пустоты от вывалов пород кровли под верхняками секций обязательно закладывать лесом до распора гидростоек секции;

после передвижки секции первой распирать призабойную стойку секции крепи;

распор гидропатрона консольной поджимной части перекрытия осуществлять одновременно с распором задней гидростойки, толь­ ко после распора передней гидростойки секции крепи.

Суточная расчетная добыча комплексом составляет 750 т/сут, а расчетная производительность труда рабочего очистного забоя не менее 17 т/выход. По типовой планограмме организации ра­ бот в очистном забое с комплексом предусматривается выполне­ ние шести циклов за три рабочие смены.

Число выходов рабочих за сутки — 44, в том числе шесть че­ ловек — в ремонтную смену.

Струговый комплекс КМС97М и технология его работы. Рас-