CC BY
23
В.М. Тарасов
аспирант ФГБОУ ВПО «КузГТУ им. Т. Ф. Горбачева», инженер ООО «РивальСИТ»
.Д. Буялич
д-р техн. наук, профессор ФГБОУ ВПО «КузГТУ им. Т.Ф. Горбачева», ЮТИ ТПУ
ш
wH I1H
Н.И. Тарасова
аспирантка ФГБОУ ВПО «КузГТУ им. Т. Ф. Горбачева», менеджер ООО «ИКЦ «Промышленная безопасность»
УДК 622.285 : 622.831
ИННОВАЦИОННЫЙ СПОСОБ РАЗУПРОЧНЕНИЯ ТРУДНООБРУШАЕМОЙ КРОВЛИ МЕТОДОМ МЕХАНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ КЛИНЬЕВ-РЕЗЦОВ НА СЕКЦИИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ
Технология позволяет обеспечить безопасное ведение работ в лаве при труднообрушаемых кровлях и ее зависание, а также инициировать обрушение сразу за секциями механизированной крепи в завале при использовании новой технологии ООО «РивальСИТ» клина-резца на поддерживающем элементе секций механизированной крепи.
Ключевые слова: ИНИЦИИРОВАНИЕ ОБРУШЕНИЯ В ЗАВАЛЬНОЙ ЧАСТИ ЛАВЫ, БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА, ОТСУТСТВИЕ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТРУДА
Анализ аварий на угольных шахтах приводит к выводам о том, что имеющиеся средства и способы решения инженерных задач по обеспечению безопасности труда в части предотвращения аварий в условиях высокопроизводительной очистной выемки с использованием техники нового поколения не обеспечивают необходимого уровня промышленной безопасности. В части отрицательного влияния зависание кровли в завале лавы (в отработанном пространстве лавы) вызывает концентрацию горного давления на угольный мас-
сив в зоне очистного забоя и на сопряжениях его с горными выработками, что провоцирует внезапный выброс угля и газа. И такие техногенные взрывы, повлекшие за собой гибель множества людей (последние крупные аварии на шахтах «Тайжина» (2004 г.), «Ульяновская» (2007 г.), «Распадская» (2010 г.)), произошли в очистных забоях, использующих самую современную технику. Причиной катастрофы стало обрушение кровли на значительной площади при отходе лавы, что и привело к выбросу метана и угольной пыли в действующие горные выработки.
При больших скоростях движения очистного забоя, когда происходит быстрая выемка угля, за секциями механизированной крепи в завале, то есть практически за спиной шахтерской смены, происходит зависание монолитного массива, площадь которого иногда достигает размеров футбольного поля и более. Например, там, где производят незначительное крепление кровли отработанного пространства (рис. 1
механизированной крепи вдоль боковых краев верхней плоскости поддерживающего элемента по всей ее длине выполнены клинья-резцы, которые неподвижно соединены с верхней плоскостью поддерживающего элемента. Каждый клин-резец представляет собой треугольную пирамиду, вершина и ребро которой расположены на одной оси с осью гидростойки, а основание - на поверхности поддерживающего элемента.
Рисунок 1 - Зависание
По дорогостоящим технологиям выработанную полость положено закладывать породой. Это предотвращает внезапное обрушение породы кровли пласта и выход большого количества объема газа метана в рабочее пространство, а также проседание почвы на поверхности земли над выработанным пространством.
Кроме того, производят равномерное торпедирование кровли и ряд других дорогостоящих операций.
Перед нами стоит задача вовремя раз-упрочнить боковые породы лавы (кровлю).
Недостатком известной секции механизированной крепи (СМК) является очень большая площадь контакта ее поддерживающего элемента с кровлей лавы, и ровная поверхность поддерживающего элемента не оказывает механического воздействия на кровлю [1, 2, 3].
Новая технология, предлагаемая ООО «РивальСИТ», позволяет инициировать обрушение в завальной части лавы. Секция механизированной крепи, включает основание, ограждающий элемент, четырехзвенник, поддерживающий элемент и гидростойки, наклоненные на завальную часть лавы, согласно изобретению РФ № 2387841[4], положениям раздела «Движение сферического тела» теоретической механики, теореме Ривальса. Технический результат достигается тем, что секции взведены в монтажной камере. На рисунке 2 показаны элементы СМК - шток гидростойки.
На поддерживающем элементе секции
и крепление кровли
Основание в свою очередь неподвижно соединено с ним и представляет собой равнобедренный треугольник с вершиной в забойной части лавы, а основанием - в завальной части лавы согласно изобретению РФ № 2432464 [5] (рис. 3).
Работают они следующим образом. В процессе выемки угля каждую СМК разгружают и передвигают, затем распирают. После каждого распора СМК в лаве клинья-резцы оставляют на кровле лавы глубокие насечки, которые позволяют ослабить крепость труднообрушаемых пород. Клинья-резцы используют для обрушения кровли лавы отработанного пласта в завальной части лавы. В процессе эксплуатации лавы, при труднообрушаемых породах, образуется силовой треугольник ХУЪ, который образован силой давления гидростоек по стороне ХУ силового треугольника, почвой лавы. Сторона ХЪ силового треугольника (основание СМК), сторона УЪ -ограждающий элемент СМК (рис. 4).
Для того чтобы инициировать обрушение кровли лавы в ее завальной части, на поддерживающем элементе СМК ребра АВ клиньев-резцов 7 (см. рис. 3), выполненных в виде пирамид, которые расположены на верхней плоскости поддерживающего элемента 3 вдоль ее боковых краев по всей ее длине, уменьшают контакт соприкосновения поддерживающего элемента с кровлей (см. рис. 2). Кровли лавы касается только ребро АВ клина-резца 7, соответственно увеличивается сила давления этих ребер АВ, которые расположены на одной оси с гидро-
Л ^^^ ^^^ научно-технический журнал № 1-2014
122 вестник
Рисунок 2 - СМК по инновационной технологии с клинками-резцами: 1 - основание, 2 - цилиндр гидростойки. 3 - поддерживающий элемент, 4 - ограждающий элемент, 5 - четырехзвенник, 6 - верхняя наружная плоскость поддерживающего элемента, 7 - клинья-резцы, 8 - шток гидростойки
Рисунок 3 - Клин-резец на поддерживающем элементе СМК: 6 - верхняя наружная плоскость поддерживающего элемента, 7 - ребра клиньев-резцов, АВСО - пирамида клина-резца
х г
Рисунок 4 - Силовой треугольник СМК
123
стойками, на кровлю лавы (одноосное сжатие по шкале проф. М. М. Протодьяконова) и, следовательно, они будут инициировать обрушение пород кровли лавы. Каждая СМК будет иметь два механизма одноосного сжатия (два клина-резца и две гидростойки или четыре) (рис. 5).
Все гидростойки воздействуют на поддерживающий элемент, упираясь в основание, а основание стоит на почве лавы, в свою очередь клинья-резцы, расположенные на поддерживающем элементе, воздействуют на кровлю лавы, делая глубокие насечки-прорези, сравнимые, например, с насечками от резца по кафельной плитке или стеклореза по стеклу.
Внедрение предлагаемой технологии ведет к повышению безопасности труда, исключению аварийных ситуаций за счет инициирования обрушения в завальной части лавы: пустоту, которая образуется в отработанном пространстве, устраняют с помощью механического воздействия клиньев-резцов.
Рисунок 5 - Схема СМК, имеющая два механизма одноосного сжатия (два клина-резца и две или четыре гидростойки)
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Буялич, Г. Д. Инновационный подход к вопросам монтажа и эксплуатации секции механизированной крепи / Г. Д. Буялич, В. М. Тарасов, Н. И. Тарасова // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2013. - № 1.1-2013. - С. 115-126.
2. Буялич, Г. Д. Повышение безопасности работ при взаимодействии секций механизированной крепей с кровлей в призабойном пространстве лавы / Г. Д. Буялич, В. М. Тарасов, Н. И. Тарасова // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2013. - № 1.2-2013. -С. 130-135.
3. Буялич, Г. Д. Влияние компоновки механизированной крепи на ее взаимодействие с трудноуправляемой кровлей в призабойном пространстве лавы / Г. Д. Буялич, В. М. Тарасов, Н. И. Тарасова // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2013. - № 1.2-2013. - С. 136-139.
4. Пат. 2387841 Российская Федерация, МПК Е 21 D 23/00 (2006.01). Способ монтажа и эксплуатации секции механизированной крепи (варианты) / Тарасов В. М., Тарасова А. В., Тарасов Д. В.; патентообладатель Тарасов В.М., ООО «РивильСИТ». - № 200812934/03; заявл. 18.07.2008; опубл. 27.04.2010, Бюл. № 12. - 18 с.
5. Пат. 2432464 Российская Федерация, МПК Е 21 D 23/06 (2006.01). Секция механизированной крепи / Тарасов В. М., Тарасова Н. И., Тарасова А. В., Тарасов Д. В.; патентообладатель Тарасов В. М., ООО «РивильСИТ». - № 2010136796/03; заявл. 02.09.2010; опубл. 27.10.2011 Бюл. № 30. - 8 с.
124
AN INNOVATIVE METHOD OF HARD ROOF WEAKENING BY WAY OF MECHANICAL IMPACT OF WEDGES-CUTTERS AT POWER SUPPORT SECTIONS
G. D. Buyalich, V. M. Tarasov, N. I. Tarasova This technical method allows to provide safe way of mining operations at the longwall with hard and hanging roof, and also to initiate the roof fall down right after the power support sections in the gob area using new technical method of OOO «RivalSIT» applying wedge-cutter at the supporting element of a power support section.
Key words: INITIATION OF ROOF FALL AT THE LONGWALL GOB AREA, LABOR SAFETY, LACK OF HAZARDOUS SITUATIONS, EFFICIENCY, LABOR PRODUCTIVITY INCREASE
Буялич Гзннадий Даниилович е-mail: gdb@kuzstu.ru
Тарасов Владимир Михайлович е-mail: indsafety@yandex.ru
Тарасова Нина Ивановна е-mail: indsafety@yandex.ru
125
