Способ управления кровлей частичным обрушением

Управление 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.

Источник

Способ управления кровлей частичным обрушением

7.7. УПРАВЛЕНИЕ КРОВЛЕЙ

Управление кровлей — совокупность мероприятий по регулированию нагрузки на крепь очистного забоя, проводимых с целью обеспечения безопасной и эффективной выемки полезного ископаемого. Способы управления кровлей делят на три основные группы: естественное поддержание; обрушение пород кровли; искусственное поддержание кровли в выработанном пространстве.

Естественное поддержание применяют тогда, когда вмещающие породы после выемки полезного ископаемого сохраняют устойчивость при отсутствии крепи. Обычно такие случаи встречаются при отработке сланцевых, угольных или калийных пластов короткими забоями, где пролеты кровли невелики. При естественном поддержании широко используют удержание кровли на целиках, в связи с чем оно сопряжено со значительными (до 30—40 %) потерями полезного ископаемого.

Обрушение пород кровли в выработанном пространстве по всей длине забоя называют полным обрушением, отдельными зонами — частичным. В настоящее время в угольных шахтах применяют в основном полное обрушение пород кровли, на долю которого приходится около 97 % добычи угля из действующих очистных забоев.

При использовании индивидуальной крепи призабойную и специальную крепи переносят вслед за подвиганием забоем. Расстояние, через которое производят переноску специальной крепи и обрушение пород, называют шагом посадки непосредственной кровли. При этом мощность непосредственной кровли должна быть в 6—8 раз больше мощности пласта, а почва пласта — достаточно крепкой, чтобы не допускать значительного вдавливания стоек.

В угольных шахтах широко распространена безорганная посадка кровли, которая применяется в очистных забоях, закрепленных металлической индивидуальной крепью, так как ее общее сопротивление и жесткость значительно превышают аналогичные характеристики деревянной крепи. При ней обрушение кровли ведут на уплотненный стойками индивидуальной крепи последний от забоя ряд призабойной крепи. Усиливающие стойки в посадочном ряду устанавливают за цикл или два перед посадкой (рис. 7.20).

Расчет параметров призабойной крепи при безорганной посадке проводят следующим образом. Если известно, что на призабойную крепь оказывает давление какой-либо слой пород

В лавах, оборудованных механизированными комплексами, процессы крепления призабойного пространства и управления кровлей совмещены, т. к. передвижка секций крепи создает условия для обрушения пород в выработанном пространстве. При использовании механизированных крепей посадка кровли происходит обычно после каждой передвижки крепи.

При залегании в кровле труднообрушающихся пород (песчаники, известняки) она имеет шаг обрушения, намного превышающий шаг передвижки механизированной крепи. Для сокращения шага естественного обрушения кровли ее разупрочняют путем взрывания зарядов в скважинах (торпедирование кровли) или нагнетания жидкости. В отдельных случаях используют механизированные крепи с повышенным сопротивлением 1МК-ЮЗ, МТ, М-130 и 2УКП, у которых рабочее сопротивление секции составляет соответственно 2,8; 5,2; 3,1 и 4,2 МН.

Для предотвращения неуправляемого обрушения неустойчивых, легкообрушающихся пород кровли их укрепляют склеивающими полимерными растворами — карбамидными, пенополиуретановыми и др. Для этого в кровлю через опережающие шпуры нагнетают раствор полимера с добавкой отвердителя. Через 1—3 ч раствор затвердевает, скрепляя массив.

Для удержания неустойчивых пород и предотвращения их расслоения в механизированных забоях применяют также передвижку секции с постоянным подпором.

Частичное обрушение пород кровли производят в заранее выбранных зонах выработанного пространства. Такими зонами являются полосы шириной по 15—20 м, располагаемые по направлению подвигания очистного забоя. Из-за сложности работ частичное обрушение имеет весьма ограниченное применение.

Если обрушенные породы непосредственной кровли не обеспечивают подпора пород основной кровли, то на пластах мощностью до 2 м с труднообрушающимися породами кровли иногда применяют искусственное ее поддержание в выработанном пространстве — частичную закладку выработанного пространства. Она предусматривает выкладку в выработанном пространстве бутовых полос из породы. Как правило, частичную закладку используют в тех случаях, когда мощность непосредственной кровли не превышает 4—6-кратной вынимаемой мощности пласта. Для выкладки бутовых полос используют породу, полученную от подрывки кровли буровзрывным способом в бутовых штреках.

Другим способом искусственного поддержания кровли в выработанном пространстве является управление кровлей полной закладкой, который заключается в заполнении всего
выработанного пространства каким-либо закладочным материалом (предварительно разрушенные породы, песчано-гравийная смесь, песок, отходы обогатительных фабрик и др.)- Этот способ применяют для поддержания трудноуправляемой кровли, выемки пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, и пластов с углем, склонным к самовозгоранию, извлечения запасов полезного ископаемого под охраняемыми от сдвижений объектами на поверхности. Различают пневматическую, гидравлическую, механическую и самотечную закладку.

Пневматическая закладка предусматривает подачу закладочного материала в выработанное пространство с помощью сжатого воздуха. Закладочный материал предварительно дробят на куски размером не более 80 мм, а затем с помощью пневмозакладочной машины, устанавливаемой обычно на вентиляционном штреке, подают по проложенному в лаве трубопроводу под давлением сжатого воздуха 0,3—0,5 МПа. По мере подвигания забоя трубопровод демонтируют на секции, переносят на новую полосу и вновь монтируют.

При использовании в очистных забоях механизированных комплексов закладочный трубопровод передвигается вместе с крепью без разборки . В трубопроводе имеются отверстия, через которые закладочный материал подается в выработанное пространство.

Для подачи закладочного материала в выработанное пространство используют пневмозакладочные комплексы ПЗП и ПЗК, состоящие из пневмозакладочных машин ПЗБ и ДЗМ-2, дробильно-сортировочные машины, конвейеры, питатели, опрокидыватели, бункеры и другое оборудование. Машину ПЗБ располагают не далее 150-170 м от очистного забоя. Производительность комплексов по закладке составляет соответственно 200 и 100 м /ч.

Закладочный массив под действием опорного давления уплотняется. Усадка закладочного массива, возведенного пневматическим способом, может составлять 25—30 %. Расход закладочного материала 0,7—0,85 м3 на 1 т добываемого угля. Из всех видов закладки пневматическая закладка характеризуется наибольшими энергозатратами (до 15 кВт-ч на 1 м3 закладочного материала).

Источник

Управление горным давлением в капитальных и подготовительных выработках , страница 3

Этот коэффициент зависит от прочностных характеристик породы, высоты падения, т. е. мощности разрабатываемого пласта, и угла падения пласта. Средние его величины составляют k_p=1,15-1,30.

Этот способ может успешно применяться при условии обеспечения отсутствия вторичных осадок, т. е. осадка основной кровли и всей покрывающей толщи не должна влиять на состояние кровли и крепи в призабойном пространстве очистного забоя (лавы), не должна приводить к частичным завалам лав, усиленному вывалообразованию и чрезмерной интенсивности отжима угля.

Это условие можно выполнить, если величина осадки основной кровли над стойками крепи лавы, находящимися в последнем ряду на границе призабойного пространства Dh, меньше или равна допустимой величине просадки крепи. Для этого необходимо соблюсти неравенство.

где l_max — максимальная ширина призабойного пространства;L₁ — шаг обрушения основной кровли.

Управление кровлей способом частичного обрушения

Управление кровлей частичным обрушением (см. рис. 20, в) преследует цель обеспечить обрушение непосредственной кровли и удержать от обрушения основную. Для этого по простиранию пласта возводят бутовые полосы — искусственные опоры из разрыхленных пород. Расстояние между ними выбирается таким образом, чтобы основная кровля в пролетах оставалась ненарушенной, а непосредственная кровля обрушилась. Обычно оно составляет 10—20 м, а ширина бутовых полос 4—6 м.

Для выкладки бутовых полос (эта операция производится вручную) может быть использована порода обрушенной непосредственной кровли в пролетах между полосами или же из специальных выработок—бутовых штреков, проводимых в породах кровли или почвы. Область применения в настоящее время крайне ограничена.

Управление кровлей способом частичной закладки

Цель применения частичной закладки — удержание пород непосредственной и основной кровли от обрушения при помощи бутовых полос, возводимых по простиранию.

Породу для выкладки бутовых полос получают в основном из проводимых по простиранию пласта бутовых штреков (см. рис. 20, г), частично из породных прослойков или ложной кровли. Бутовые штреки могут проводиться с подрывкой кровли или почвы. Подрывка почвы целесообразна при прочных породах кровли, а также на пластах с большим газовыделением, так как в верхней части бутовых штреков может скопиться метан. Преимущество этого способа в том, что при нем не нарушается целостность непосредственной кровли.

Однако в связи с тем, что при подрывке почвы возрастает трудоемкость операций, в большинстве случаев бутовые штреки ведутся по кровле. Для того чтобы при взрывных работах в бутовом штреке обрушение пород не распространилось в призабойное пространство, часть его, подлежащая подрывке, ограждается частым рядом стоек. Шпуры в бутовых штреках бывают ходовые и откосные. Ходовые шпуры бурят из бутового штрека и применяются на тонких пластах. Буровой штрек в этом случае крепится деревянными стойками. Откосные шпуры позволяют обходиться без крепления штрека. Ширина бутовых полос и расстояние между ними зависят от мощности пласта и механических свойств боковых пород.

Управление кровлей способом плавного опускания

Управление кровлей плавным опусканием, так же как и частичной закладкой, преследует цель предотвратить обрушение непосредственной кровли в выработанном пространстве. Это достигается с помощью податливой крепи или деревянных костров, которые оставляются в выработанном пространстве (см. рис. 20, а). В результате давления опускающейся толщи происходит постепенное сжатие костров, при этом непосредственная кровля удерживается от обрушения. В условиях весьма тонких пластов и при определенном составе и строении пород плавное опускание кровли возможно без специальной крепи. Локальные разрывы сплошности кровли благодаря малым смещениям элементов кровли практического значения не имеют.

Управление кровлей способом полной закладки

Управление кровлей полной закладкой предусматривает заполнение выработанного пространства специальным закладочным материалом, который доставляется с поверхности или же готовится в шахтных условиях.

Объем закладочного массива равен объему вынутого угля, что создает наиболее благоприятные условия для ведения очистных работ, обеспечивает минимальное сдвижение толщи пород, залегающей над пластом, и соответственно минимальную усадку поверхности.

СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ПРИ ВЫЕМКЕ УГЛЯ ОТБОЙНЫМИ МОЛОТКАМИ

Основным средством отбойки угля на тонких крутых пластах шахт Центрального района Донбасса являются отбойные молотки. Очистной забой общей длиной 90—120 м разделяется обычно на уступы длиной 8—14 м. Подготовка свит крутых пластов осуществляется, как правило, этажным способом через капитальные и участковые квершлаги, а разработка—сплошной (ре-•же столбовой) системой от ствола к границам шахтного поля. Практикуется группирование пластов в свите на один из штреков, который проводится полевым, или по одному из угольных пропла-стков. Применяется несколько способов охраны подготовительных выработок. Откаточные штреки поддерживаются угольными целиками размерами от 3,5Х4 до 5,5Х10 м или кустовой крепью в сочетании с кострами. Вентиляционные штреки охраняются бутовыми полосами или угольными целиками в сочетании с деревянными кострами. Ширина бутовых полос в различных условиях изменяется от 10 до 30 м.

Типичный паспорт крепления при этом способе управления горным давлением показан на рис. 38. Комплект призабойной крепи состоит из трех стоек под распил, устанавливаемых по падению пласта. В необходимых случаях применяются сдвоенные’ комплекты. Расстояние между стойками по падению и между комплектами по простиранию обычно принимают равным 0,8—0,9 м. При понижении устойчивости пород кровли или склонности пород почвы к сползанию в комплект крепи добавляются распил по почве и полная затяжка кровли или почвы.

Рис. 38. Паспорт крепления очистных забоев на крутых пластах при управлении кровлей удержанием на кострах

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 267
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 603
• БГУ 155
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 963
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 120
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1966
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 299
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 408
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 498
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 131
• ИжГТУ 145
• КемГППК 171
• КемГУ 508
• КГМТУ 270
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2910
• КрасГАУ 345
• КрасГМУ 629
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 138
• КубГУ 109
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 369
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 331
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 637
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 455
• НИУ МЭИ 640
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 213
• НУК им. Макарова 543
• НВ 1001
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1993
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 302
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 120
• РАНХиГС 190
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 245
• РГГМУ 117
• РГПУ им. Герцена 123
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 123
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 131
• СПбГАСУ 315
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 146
• СПбГПУ 1599
• СПбГТИ (ТУ) 293
• СПбГТУРП 236
• СПбГУ 578
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 194
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1654
• СибГТУ 946
• СГУПС 1473
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2424
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 325
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник