CC BY
25
© Н.И. Засимов, В.А. Потапенко, 2003
УЛК 622.232
Н.И. Засимов, В.А. Потапенко
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕЛОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ВЫЕМКИ НА ПРИМЕРЕ СТРУГОВОГО АГРЕГАТА 1АПК
Пжовный НИУИ, начиная с 80 , ведет разработку и внедре-новой технологии выемки угольных пластов. Технология включает в себя подрубку нижней части пласта существующими выемочными машинами (комбайнами или стругами) и скол верхней пачки угля с опережающим креплением.
Актуальность выполнения данной работы заключается в необходимости решения следующих задач: расширение области применения струговой технологии на пласты с несамообрушающейся верхней пачкой и пласты, залегающие в неустойчивых боковых породах; повышение уровня механизации работ в очистном забое за счет сокращения ручного труда на выемке ниш, отбойке верхней пайки угля и зачистке угля выталкиваемого стругом на концах лав; снижение энергозатрат на одну тонну добываемого угля и повышения его качества путем улучшения сортности; выемки тонких пластов, где применение комбайнов затруднено. Новизна данной работы заключается в проведении комплекса исследований и конструкторских разработок, нацеленных на создание очистного агрегата с комбинированным исполнительным органом. Ориентировочная область применения агрегатов типа 1АПК по основным бассейнам страны составляет 57 шахтопла-стов с запасами угля около 936 млн т: в Донецком бассейне 478 млн т, в Печорском 266 млн т, в Кузнецком - 55 млн т, в Подмосковном- 117 млн т и в Карагандинском 111 млн т.
Исследования проводились на шахте «Тентекская» (Казахстан), в условиях лавы 112д10-с.
Основные горно-технические и гороногеологические условия в лаве 112д 10-с: длина выемочного столба 450 м, длина лавы 60 м. Система разработки - длинные столбы по простиранию, с сохранением выемочных штреков. Система проветривания лавы - прямоточная. Вынимаемая мощность пласта составляла от 1,1 до 1,2 м. Угол падения пласта был в пределах 12-18 град. Поддержание и сохранение выемочных штреков осуществлялось с помощью установки двух рядов органной крепи.
Для проведения шахтных исследований были разработаны программа и методика выполнения исследований, которые включали в себя исследование технологии выемки тонких пластов комбинированным способом, а также силовые, конструктивные, кинематические и режимные параметры.
Шахтные исследования процесса скола верхней пачки угля в лаве проводились при различной ширине и высоте обрушаемой пачки угля. Скол верхней пачки происходил в автоматическом режиме, при последовательной выдвижке скалывателей из козырьков, по всей длине лавы. Характерные диаграммы скола хрупкого угля представлены на рис. 1. Максимальное усилие скола угольной пачки одним скалыва-телем достигало 200 кН, среднее 173 кН при сопротивле]-от 800 до 912 кН пр прижатия козырька к кр ста 320 кН, что не превь I ных технической харакч крепи. Высота скола пачки колебалась от 0,' м и в основном зависел, нения мощности пласта. угольной пачки, также н далось отклонение элелЦе
зырька от первоначального положения. Углы наклона козырьков соответствовали углу падения пласта по простиранию и колебались в зависимости от его залегания, то есть от 2 до 8 град.
В целом, по результатам испытания можно сделать вывод, что козырьки, оборудованные выдвижными скалывателями с режущими коронками в условиях шахты «Тентекская» обеспечили надежный скол верхней пачки угля. С помощью скола было добыто 50% угля из лавы, не было зафиксировано ни одного вывала пород кровли пласта в призабойном пространстве, что характеризует данный комбинированный способ выемки как наиболее перспективное направление совершенствования технологии добычи угля на тонких пластах, с неустойчивой кровлей.
В агрегате 1АПК впервые была применена дозированная система подачи струговой установки с использованием порционеров двойного действия СПК-1АПК. Струговая установка СН-75 передвигалась к забою гидроцилиндрами выдвижки соединенными с дозирующими порционерами. С помощью порционеров задавалась постоянная толщина стружки 30 мм, то есть конкретно выбранная величина для данных условий выемки и резания пласта. Время передвижки конвейера при отсутствии возмущающих факторов составляло 20-30 с. На рис. 2. представлен график, характеризующий зависимость между требуемой глубиной захвата струга и величиной выдвижения цилиндра передвижки, соответственно подачи конвейера на забой.
Нормирование глубины резания с помощью порционеров двойного действия, позволила также осуществить зарубку струга без
Рис. 1. .Диаграммы скола верхней пачки угля в зависимости от времени ее обнажения: (А) не менее и (В) более 8 часов
4 2 3 4 5 5 7 8 9 {О и /г а Щ /5 <6 /7 а и го
Рис. 2. График дозированной передвижки: А- фактическая толщина стружки на первом этапе испытаний; В- заданная толщина стружки; С- фактическая толщина стружки при установившемся режиме работы агрегата 1АПК
Рис. 3. Графики зависимости конечной нагрузок (Рк) элементов крепи от величины распора (Р): 1-гидростойки; 2-гидроцилиндра козырька; 3-гидроцилиндра козырька от распора гидростойки
использования ниш, необходимость ниш была обусловлена в лаве только технологической схемой сохранения штреков для повторного использования.
Исследование взаимодействия агрегата 1АПК с боковыми породами проводились на специально оборудованных для этих целей секциях (станциях), распределенных по всей длине лавы и оборудованными манометрами-само-
писцами МП-3. Исследованиями силовых параметров установлено, что крепь 1АПК обеспечило хорошее состояние кровли в течение всего периода отработки столба. Высокий начальный распор и номинальное сопротивление являлись положительным качеством крепи. Взаимодействие секций крепи происходило по всей площади контакта перекрытий с боковыми породами. Обрушение
выработанного пространства
происходило, как правило, непосредственно за крепью на высоту до 0,4-0,6 м. На рис. 3 представлены графики эмпирической линейной зависимости конечных нагрузок элементов щитовых секций агрегата и от величины предварительного распора.
Из графика 3 видно, что чина распора гидроцилиндров зырьков носит устойчивый тер и мало зависит от распора
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
секций крепи, это объясняется тем, что поджатие козырьков к кровле осуществлялось после распора гидростоек крепи и имело самостоятельный характер распора.
Среднее удельное сопротивление лавной крепи по
ваемой площади кровли составило 175 кН/м2, а максимальное сопротивление 278 кН/м2, что ниже рактеристики секций на 27%. Снижение первоначального
пора, а также наличие «ложной» пачки в кровле пласта приводило к образованию породной «подушки» на перекрытии секций крепи. разование породного слоя на рекрытии толщиной в интервале от 30 до 60 мм составило 75%. Для уменьшения толщины «подушки» с перекрытий периодически
ли штыб, что является высокой по трудоемкости технологической операцией. В целом, оценивая взаимодействие секций агрегата 1АПК с боковыми породами, можно отметить, что заданные силовые параметры в агрегате обеспечили удовлетворительное состояние кровли, а также ведение очистных работ в лаве.
Анализ трудоемкости работ, а также оценка скорости выполнения основных технологических операций проводились в период всех испытаний агрегата. Процесс добычи угля осуществлялся комплексной бригадой, выполняющей все технологические операции в лаве, на конвейерном и вентиляционном штреках. Расстановка рабочих в добычные смены была следующей: оператор на пульте управления - 1 чел., машинист крепи - 3 чел. Концевые операции в лаве выполняли: у вентиляцион-
ного штрека - 2 чел., у конвейерного - 2 чел.
В лаве применялся трехсменный шестичасовой режим: две
смены под добыче и одна по ремонту. Общая трудоемкость работ в лаве составила 490 чел. мин/м, из которых 39,7% затраты труда были непосредственно в очистном забое, трудоемкость работ на сопряжениях конвейерного и вентиляционного штреков соответственно составило 34,7 и 25,6%. Применение секции боковой разгрузки на конвейерном штреке снизило трудоемкость работ на сопряжении на 25%. Производительность труда рабочего изменялась от 8 до 12 т/см. При дистанционном управлении процессом скола верхней пачки угля скорость крепления кровли составила 250 м2/мин., при местном управлении с помощью распределителей 4РДУ скорость крепления менее 5 м2/мин. Удельный расход электроэнергии на тонну добычи составил 1.17 кВт.-ч/т это на 17% меньше чем, по затратам электроэнергии при применении струговой установки СН-75 (1,4 кВт.-ч/т) в аналогичных условиях, учитывая энерговооруженность агрегата и степень механизации рабочих процессов можно отметить эффективность данной технологии ведения очистных работ в лаве и перспективность данного направления ведения горных работ.
На основе данной работы, в настоящее время институт ПНИУИ разработал механизированные струговые комплексы КСС520, КМС 0.6/15 нового поколения, где заложены современные системы управления и конструктивные решения щитовыми крепями, струговые установки как отечественного - типа СН96, так и зарубежного производства - Глядхобель, Ком-пактхобель и др.
Засимов Н.И, Потапенко В.А. - ПНИУИ, Новомосковск.
^ЕДЕкЯ r0PH"KA-2002» СEМИHAP № 12
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Ш
Заголовок:
РОВАННОЙ Содержание:
Автор:
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания:
Число сохранений:
Дата сохранения:
Сохранил:
Полное время правки: 21 мин.
Дата печати: 08.11.2008 0:58:00
При последней печати страниц: 3
слов: 1 364 (прибл.)
знаков: 7 777 (прибл.)
ЗАСИМОВ
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB5_03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.do ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМБИНИ-
25.04.2003 10:43:00 7
07.05.2003 10:52:00 Гитис Л.Х.
