CC BY
38
УДК 622.06
В.Г. Ефимов
ТЕХНОЛОГИЯ ВЫЕМКИ ВЕСЬМА ТОНКИХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ
Семинар № 11
ТУ Донецком Национальном техниче-
-Я-М ском университете разработана технология безлюдной выемки весьма тонких пологих пластов угля постоянной мощности с резко изменяющейся устойчивостью кровли.
Выемка и доставка угля осуществляются скрепероструговой установкой. В качестве призабойной крепи используются протяжённая секционная пневноопора, которая фронтально перемещается на забой по мере выемки угля скереперостругом [1]. Перемещение пневмоопоры производится специальным передвижным устройством, установленным на одной из секций скрепероструга. Управление кровлей осуществляется дистанционным возведением в выработанном пространстве за пневмоопорой опорных полос из рядовой породы при помощи транспортно-формирующей приставки, установленной на свободной ветви тягового органа скрепероструговой установки.
Состояние кровли в призабойном пространстве существенно зависит от геомехани-ческих процессов на значительных участках околозабойной части массива, в том числе и в выработанном пространстве. В связи с этим большое практическое значение имеет определение минимально необходимой несущей способности пневмобал-лонной крепи, а следовательно, и минимального давления воздуха в ней, еще не нарушающего механизм плавного опускания кровли на породные опоры.
В результате обнажения кровли при подвигании очистного забоя, как показано в работе [2], под действием нормаль-
Рис. 1. Расчетная схема: 1 — скреперо-
струг, 2 — пневмобалонная крепь, 3 — породные опоры
ных и касательных напряжений от массива пород кровли отделяется плита мощностью 4-8 м в зависимости от состава вмещающих пород. Плита жестко защемлена по краям и опирается на выложенные в выработанном пространстве породные полосы и на призабойную пневмокрепь.
С достаточной степенью точности расчет такой плиты можно заменить расчетом балки единичной ширины, лежащей на дискретном упругом основании, в качестве которого по краям балки служит угольный пласт, на некотором расстоянии от забоя — пневмобал-лонная крепь и далее по длине балки — расположенные в выработанном пространстве породные опоры (рис. 1).
Для решения данной задачи использовался метод начальных параметров.
Сущность метода заключается в следующем. Для каждого участка балки составляются уравнения для определения начальных параметров — величин прогиба, угла поворота, изгибающего момента и поперечной силы. При этом начало каждого последующего участка по длине балки принимается за новое начало координат. В этом случае величина каждой из четырех постоянных в конце
каждого участка равняется величине соответствующей постоянной в начале последующего участка. В результате образуется система уравнений, которая решается методом Гаусса.
Для решения полученной системы уравнений и определения влияния призабойной пнев-мобаллонной крепи на поведение пород кровли пласта с помощью ЭВМ разработана программа напряженно-деформиро-ванного состояния пород кровли.
В расчетах принимались наиболее рациональные параметры закладочного массива, обоснованные в работах [3,4] и полученные на практике во время промышленных испытаний в шахтоуправлении «Холодная Балка» ПО «Макесвуголь». Ширина породных опор, возводимых в «шахматном» порядке, принималась равной 1,5 м, расстояние между ними — 2,0 м.
Расчеты производились для наиболее неблагоприятного случая, в момент, когда за пневмобаллонной крепью еще не выложен очередной ряд породных опор и ширина незакрепленного пространства позади пнев-мокрепи до предыдущей породной опоры является максимальной.
В результате реализации программы получены зависимости максимальных нормальных напряжений в кровле от длины выработанного пространства в процессе развития работ на выемочном участке для различных типов пород непосредственной кровли (рис. 2).
При этом варьировались величина давления воздуха в пневмобаллонной крепи и высота отделяющегося слоя пород непосредственной кровли. Далее сравнивались полученные значения максимальных нормальных напряжений с предельными напряжениями на растяжение для соответствующего типа пород. Как показано в работе [5], предельные напряжения на растяжение для глинистого сланца, песчаного сланца, песчаника и известняка соответственно составляют 6,6; 7,9; 9,0; 10,0 МПа.
Установлено, что уровень давления сжатого воздуха в пневмокрепи оказывает не-
Рис. 2. Зависимость максимальных напряжений от длины выработонного пространства при залегании в непосредственной кровле соответственно: 1 — известняков, 2 — песчаных сланцев, 3 — глинистых сланцев, 4 — песчаников
одинаковое влияние на процесс плавного опускания кровли, представленной разными типами пород. Максимальные нормальные напряжения, возникающие в кровле, не превышают предельных напряжений, если непосредственная кровля представлена известняками, песчаниками или песчаными сланцами при давлении в пневмокрепи на уровне, обеспечиваемом при питании от шахтной пневмосети (до 0,5 МПа). Если в кровле залегают глинистые сланцы, максимальные нормальные напряжения оказываются несколько выше (6,9 МПа) предельных напряжений при давлении 0,5 МПа.
Таким образом, уровень давления в пневмобаллонной крепи, обеспечиваемый питанием от шахтной пневмосети, является достаточным для плавного опускания кровли, если последняя представлена известняками, песчаниками или песчаными сланцами. Распространение технологии выемки с применением длинномерной пневмокрепи и частичной закладки выработанного пространства для различных пород непосредственной кровли, включая и глинистые сланцы, предполагает увеличение давления в пневмоопоре до 0,7-0,8 МПа, например, за счет использования шахтных передвижных компрессорных установок.
------------------------------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бондаренко Ю.В., Голембиевский П.П., Ефимов ми пневмоопорами при безлюдной выемке весьма тон-
В.Г. Разработка способа крепления кровли протяженны- ких пологих пластов // Разработка месторождений по-
лезных ископаемых: Республ. межвед. научн.- техн.сб. — Киев: Техника, 1990. — Вып.87. — С. 69-74 с.
2. Беляев А.Н. Теоретические основы расчета горного давления в комплексно-механизированных очистных забоях пологих пластов: Автореф. ... канд. техн. наук. — Донецк, 1978.
3. Гомаль ИИ Разработка и выбор рациональных параметров безлюдной скрепероструговой выемки весьма тонких пологих пластов с закладкой выработанного
пространства: Автореф. ... канд. техн. наук. — Донецк, 1985.
4. Макеев А.Ю. Обоснование рациональных параметров технологии возведения породных опор при безлюдной скрепероструговой выемке: Автореф. ... канд. техн. наук. — Донецк, 1989.
5. Сапицкий К.Ф., Бондаренко Ю.В., Гомаль И.И., Чучко Д.Я. Технология выемки весьма тонких угольных пластов скреперостругами. - Киев: Техника, 1989. -191с.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------
Ефимов В.Г. — доцент, кандидат технических наук, Донецкий Национальный технический университет.
-А
------------------------------------------------ © С. А. Сузинь, 2005
УДК 622.33
С.А. Сузинь
АНАЛИЗ РАБОТЫ АО «ГУКОВУГОЛЬ» ПОСЛЕ РЕСТРУКТУРИЗАЦИИ
Семинар № 11
ахты АО «Гуковуголь» находятся в Каменско-Гундоровском и Гуково-Зверевском угольных районах. Шахты Камен-ско-Гундоровского района разрабатывают коксующиеся угли и характеризуются как опасные по внезапным выбросам угля и газа. Шахты Гуково-Зверевского района разрабатывают антрацитовые пологие пласты тонкой и средней мощности и как правило не газовые.
Промышленные запасы на действующих шахтах составляют около 300 млн т, большинство из них антрациты. Большая часть запасов залегает в пластах мощностью не свыше 0,81 м.
Из-за высокого качества, угли добываемые предприятиями АО «Гуковуголь» пользуются широким спросом. В 1985-1990 годах шахтами добывалось свыше 10-11 млн т угля в год.
Девяностые годы характеризуются сложнейшим периодом в организации добычи угля. Происходящее в народном хозяйстве Российской Федерации процессы, связанные со становлением рыночных механизмов усугубили и без того трудное положение, в котором оказалась угольная промышленность. Техникоэкономические показатели работы угольных шахт стали снижаться.
