CC BY
45
© Е.И. Винников, А.П. Валуев, 2005
УДК 622.272:622.281.8
Е.И. Винников, А.П. Валуев
ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ СЕКЦИЙ КРЕПЕЙ ТИПА КГД И МКТ
Семинар № 16
Ж^след за выемкой угля комбайном посекционно снизу вверх передвигаются линейные секции крепи.
В процессе передвижения они ориентируются в плоскости пласта по двум направлениям: относительно нижерасположенной секции и по забою. Оба способа могут применяться независимо друг от друга.
В крепях типа КГД передвигаемая секция ориентируется относительно нижерасположенной секции гидроштангами. При передвижении секции нижние штанги принудительно складываются, а верхние штанги растягиваются. Таким образом, осуществляется автоматическое ориентирование передвигаемой секции относительно нижерасположенной.
В крепи МКТ контактирование передвигаемой секции с нижерасположенной осуществляется за счет собственного веса секции, что предполагает ориентирование секции относительно нижерасположенной в автоматическом режиме. Оба способа контактирования секции при передвижке (за счет складывания гидроштанг и за счет собственного веса секции) должны обеспечить надежную стыковку секций.
Второй способ ориентирования передвигаемой секции по забою проектом крепи не предусмотрен. Он появился при эксплуатации этих крепей в
Рис. 1. Секция крепи: 1МКТ
связи с тем, что при эксплуатации комплексов с крепями КГД и МКТ происходит отставание фронта крепи от линии забоя. В этом случае появляются зоны незакрепленного пространства, что может приводить к вывалам боковых пород. В таких зонах обычно применяется второй способ ориентирования секций крепи.
Как следует из аналитических исследований, в процессе шахтных исследований должны быть определены действительные размеры кинематических звеньев крепей и величины шагов в процессе их многократных передвижений.
Шаг секции крепи определялся по величине хода домкрата передвижения. В процессе исследований было установлено, что ход домкрата при передвижении секции осуществляется на всю длину, а во время распора секции происходит так называемая “отдача” (рис. 1). Домкрат передвижения при этом дополнительно либо складывается, либо растягивается. Если домкрат передвигает секцию поршневой полостью, то отдача происходит в сторону складывания, если работает штоковая полость - растягивается. Основную причину этого явления можно объяснить следующим образом. Во время движения секции,
верхнее перекрытие отстает от основания, стойки отклоняются в сторону завала. Во время распора секция стремится занять нормальное положение относительно боковых по-род, из-за чего и происходит отдача домкрата передвижения. Прежде всего, отставание верхнего перекрытия от основания объясняется наличием сил сопротивления, возникающих на пути движения секции, однако более детальный механизм процесса в данной работе не рассматривается, а конста-тируется действительный ход домкрата передвижения. В дальнейшем в формулах используются обозначения:
с'четн
д1п - отдача домкрата передвижения при сокращении;
с'нечет
д1п - отдача домкрата передвижения
при раздвижке.
Как видно из результатов замеров, диапазон разброса хода домкрата передвижения Н при складывании и раздвижке достигает 8% от номинального. Отсюда можно сделать предварительный вывод, что “отдача” домкратов передвижения является одной из основных причин постоянного искривления линии фронта крепи, при их многократных передвижках.
Безусловно, что этот фактор, неточность хода домкрата передвижения не учитывался при проектировании крепей. Он возник в процессе эксплуатации.
Неточность (5) работы домкратов передвижения характеризуется гистограммами, приведенными на рис. 2, которые хорошо аппроксимируются графиками плотности нормального распределения
/ (х) =
1
( х—т)
о_2
•\j2no
где т - среднее значение; с - среднеквадратичное отклонение.
Проверка по Х2 - критерию близости эмпирических данных к теоретическому нормальному распределению подтвержда-
ется на 5 % уровне значимости. Следовательно, полученные закономерности можно использовать при математическом моделировании кинематических схем очистных механизированных крепей (рис. 3).
В зоне наибольшего искривления линии фронта крепи происходили заклинивания секций. Во время движения линейных секций производился замер зазора f по выдвинутой части штанг.
Результаты исследований крепи 1КГУ в 5 последовательных передвижениях крепи сведены в таблицу.
К началу замеров крепь 1КГУ продвинулась по простиранию на 200 м и опустилась вниз забоя на 20 м.
Всего лавокомплект крепи состоял из 86 секций. Из приведенной таблицы видно, что минимальная величина зазора f совершенно не зависит от удаленности от опорной секции. Например, передвижение 8-й секции
происходило при минимальной величине Г а заклинивание секции произошло во втором цикле передвижения крепи -секция № 22. В этом случае оператор крепи должен вернуться к опорной секции и опустить ее на определенную величину, а затем поочередно разгрузить, опустить передвинутые секции на нижерасположенные.
Таким образом, образовывается дополнительный зазор для заклиненной секции. Устранение заклинивания является трудоемкой операцией и в ряде случаев требует дополнительных затрат до 70 % от времени на передвижение всей крепи. Кроме того, останавливается работа по добыче угля.
Заклинивание секций можно избежать за счет увеличенного зазора, который можно создать при передвижении опорной секции, но в этом случае крепь неизбежно опускается вниз (сползает).
е
Аналогичные замеры проводились на f остается таким же хаотичным, разница
крепях МКТ и КГТ, в результате было ус- состоит лишь в численных значениях.
тановлено, что характер изменения зазора Как выяснилось в процессе аналитиче-
ских и шахтных исследований, неточности
хода домкратов передвижения неизбежно приводит к искривлению линии фронта крепи в плоскости пласта.
Измерения с помощью второго прибора показали, что средний угол наклона линии фронта крепи, определенный с помощью натянутой нити, колеблется в пределах + 2°, что не может являться причиной заклинивания секций.
Дополнительно к этому измерялись расстояния от нити до забойных стоек.
Действительной линией фронта крепи в крепях с однотипными поворотными связями является цепочка гидроштанг. Результаты замеров показывают, что отдельные участки крепи (гидроштанги) занимали свое положение в плоскости пласта в пределах ф = - 6° + 25°. Наличие хотя бы одной гидроштанги с углом наклона большим 18° в плоскости пласта приводило к заклинива-
нию, даже если все остальные штанги занимают положение, близкое проектному.
В крепях типа МКТ заклинивания секций наблюдались в зоне угла наклона линии фронта крепи (отдельных участков), близкого 15°.
Итак, в процессе шахтных исследований установлено, что искривление линии фронта крепи вызвано неточностями хода домкратов передвижения. В результате искривления начинается процесс заклинивания секций. А так как в шахтных условиях трудно установить истинную кривизну фронта крепи на каждом шаге передвижения, то в дальнейшем опорную секцию, при передвижении, принудительно опускают. Это и является основной причиной постоянного опускания крепей с однотипными поворотными и комбинированными связями.
В шахтных условиях установлено, что опорная секция сползает из-за:
а) наличия заклинивания секций;
б) неточностей хода домкрата передвижения, приводящих к критическому углу линии фронта крепи;
в) неточностей установки (опорной секции);
г) недостаточного распора (опорной секции).
Величины опускания опорных элементов крепей с учетом влияния факторов по
Рис. 3. График движения опорной секции (комплекта)
пунктам: а, б, в, г и приведенные на графике (рис. 3) в 18 непоследовательных циклах передвижения.
В данной работе исследован один из основных факторов, влияющий на кинематику крепей - разброс хода домкратов передвижения.
— Коротко об авторах
Винников Е.И. - доцент, кандидат технических наук,
Валуев А.П. - доцент, кандидат физико-математических наук,
филиал Санкт-Петербургского государственного горного института (ТУ) «Воркутинский государственный институт»
--------------------------------------------------------------------- НОВИНКИ
ИЗДАТЕЛЬСТВА МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
Эткин М.Б., Азаркович А.Е. Взрывные работы в энергетическом и промышленном строительстве: Научно-практическое руководство. — 317 с.: ил.
ISBN 5-7418-0329-6 (в пер.)
Рассмотрено производство взрывных работ на карьерах стройиндустрии, при сооружении котлованов ответственных строительных объектов, в дорожном строительстве в горной местности, при строительстве каналов и водоемов взрывами на выброс, строительстве взрывонабросных плотин, реконструкции промышленных и энергетических объектов, а также при проведении подземных горных выработок. Приведены примеры строительства крупных объектов.
Для специалистов-взрывников, занимающихся проектированием и производством взрывных работ в строительстве и промышленности. Может быть полезна преподавателям высших и средних учебных заведений, аспирантам и студентам, специализирующимся в области взрывного дела.
УДК 622.235
