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
Управление кровлей полным обрушением
Общие сведения о способах управления кровлей
УПРАВЛЕНИЕ КРОВЛЕЙ В ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ
ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТ при управлении кровлей в лаве и НА КОНЦЕВЫХ УЧАСТКАХ ЛАВ
При ведении очистных работ нарушается природное равновесие сил в массиве. Породы в выработанном пространстве, потерявшие опору на угольный пласт, деформируются и разрушаются. Для предотвращения значительных деформаций и обрушений пород в рабочем пространстве очистного забоя проводят различные мероприятия по регулированию проявлений горного давления – крепление рабочего пространства очистного забоя и управление давлением пород кровли за его пределами.
Эффективность и безопасность ведения очистных работ в значительной степени зависят от характера проявления горного давления и от умения управлять им. Правильный выбор способа управления горным давлением – для краткости управления кровлей – позволяет предотвратить обрушение пород кровли в призабойном пространстве, а на крутом падении – и сползание почвы, в результате чего и обеспечивается безопасность и бесперебойность работы по добыче угля.
Сохранность призабойного пространства определяется устойчивостью кровли, шириной призабойного пространства и временем существования её обнаженной поверхности. Эта задача решается путем правильного выбора типа крепи и ее расстановки в очистном забое.
Однако устойчивость призабойного пространства во многом определяется поведением пород основной кровли в выработанном пространстве очистного забоя, возможностью ее обрушения или зависания в виде консолей. Поведение пород в выработанном пространстве характеризуется их обрушаемостью.
Если породы основной кровли имеют две опоры – на угольный массив и опору в выработанном пространстве – устойчивость пород в очистном забое значительно улучшается.
Опорой пород в выработанном пространстве может служить искусственное сооружение или обрушенные породы непосредственной кровли, которые при обрушении увеличиваются в объеме и могут полностью «подбутить» породы основной кровли (рис. 4.1).
Такой способ создания естественной опоры для основной кровли в выработанном пространстве называется способом управления кровлей полным обрушением. Если такие опоры из дробленой породы создаются путем искусственного ихразмещения, то такой способ управления кровлей называется полной или частичной закладкой выработанного пространства.
Условием подбучивания пород основной кровли обрушившимися породами непосредственной кровли является равенство
, (4.1)
, (4.2)
где hн – мощность пород непосредственной кровли, м;
– мощность вынимаемого угольного пласта, м;
kp – коэффициент разрыхления, равный отношению объема обрушенной породы к ее объему в массиве.
Коэффициент kр составляет 1,15. 1,20, а отношение 
=5…6. Для условий пород категории А1 и А2 kp=1,15. Таким образом, если мощность обрушающихся пород непосредственной кровли равна или больше 6-кратной мощности пласта, то происходит полное подбучивание основной кровли и создается породная опора ее консоли.
Более качественной опорой из породы в выработанном пространстве является его полная закладка привезенной породой, или частичная закладка из породы, получаемой из бутовых штреков.
Выбор способа управления кровлей для конкретных условий производится по классификации Донуги, в основу которой положена величина опускания консоли, характеризующая породы кровли по обрушаемости (см. раздел I). При углах падения пласта более I5° производить посадку кровли в лаве с индивидуальной крепью разрешается только в направлении снизу вверх, при условии нахождения людей на расстоянии не менее 30 м от участка, намеченного к посадке. На этом расстоянии возможно осуществлять и другие работы в очистном забое.
Одновременно посадка кровли на нескольких участках может быть рекомендована при устойчивых породах (Б4, Б5).
Применение механизированных крепей объединяет два процесса – крепление и управление кровлей.
Особенности проявления горного давления на крутых пластах определяют специфику управления кровлей.
При полном обрушении в качестве посадочной крепи применяются переносные костры, деревянная органная крепь, стойки ОКУ и др. Стойки ОКУ устанавливают через 2 м по падению, передвигают одновременно из двух-трех точек лавы. Для этого выкладывают предохранительные полки из двух рядов костров. Недостатком является отсутствие ограждения призабойной части лавы от проникновения в него обрушенных пород выработанного пространства.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Управление кровлей полным обрушением
Сущность управления кровлей полным обрушением заключается в периодическом обрушении нависающей вследствие выемки угля консоли пород кровли по всей длине очистного забоя. Расстояние, через которое осуществляется обрушение пород кровли, называют шагом обрушения или шагом посадки.
Величина шага обрушения зависит от типа призабойной крепи, технологии и средств механизации очистных работ, свойств пород кровли и других факторов.
Шаг обрушения кровли в очистных забоях с индивидуальной крепью принимается кратным ширине захвата исполнительного органа комбайна или ширине вынимаемой ленты при буровзрывной выемке. В очистных забоях, где осуществляется буровзрывная выемка угля с индивидуальной деревянной крепью, шаг обрушения принимается равным ширине нескольких лент. Он может достигать 5–6 м и более. В лавах, оборудованных узкозахватными комбайнами и металлической крепью, шаг обрушения обычно равен длине металлического верхняка. При механизированных крепях он равен шагу передвижки крепи.
Шаг посадки, обусловленный технологией очистных работ, может совпадать или не совпадать с естественным шагом обрушения пород кровли. Если естественный шаг обрушения кровли превышает технологический шаг посадки, то происходит зависание пород в выработанном пространстве. Это вызывает повышенное давление на крепь. Такая ситуация возникает при наличии в кровле прочных пород.
Чтобы осуществить посадку кровли, необходимо по линии обрушения установить специальную посадочную крепь, которая отделяет призабойное пространство от выработанного, и каким-либо образом удалить на участке обрушения призабойную крепь. Технология работ по управлению кровлей полным обрушением зависит от типа крепи в очистном забое. В лавах с механизированной крепью процесс крепления и управления кровлей является единым. Здесь роль человека сводится к передвижке крепи гидродомкратом. Кровля при этом стихийно обрушается вслед за передвижкой крепи. Этот процесс в лавах с индивидуальной крепью характерен наличием ручных работ по установке, перемещению и удалению крепи.
На пластах с углами падения до 15° посадка кровли может производиться как снизу вверх, так и сверху вниз. При углах падения более 15° посадку кровли производят только в направлении снизу вверх. Это вызвано необходимостью обеспечения безопасных условий ведения работ.
Обрушение пород непосредственной кровли сопровождается увеличением их объема. Следовательно, при определенном соотношении мощности пласта и толщины обрушающихся слоев непосредственной кровли будет происходить самоподбучивание основной кровли. В этом случае устраняется пригрузка со стороны основной кровли, и крепь в лаве работает в благоприятных условиях. Если иметь в виду, что коэффициент разрыхления пород кровли после уплотнения составляет 1,12–1,15, то самоподбучивание будет происходить при hн = m / (Кр – 1) = (6–8) m, где hн — мощность обрушающейся непосредственной кровли, м; m — мощность пласта, м; Кр — коэффициент разрыхления пород кровли после уплотнения. Если самоподбучивание основной кровли не происходит, что возможно при мощности обрушающейся непосредственной кровли менее 6–8-кратной мощности пласта, то крепь будет испытывать повышенные нагрузки.
Эффективность управления кровлей полным обрушением зависит от склонности пород к обрушению. При наличии в кровле прочных пород значительной мощности, обычно являющихся труднообрушаемыми или трудноуправляемыми, осуществляют их разупрочнение посредством передового торпедирования или гидрообработки.
Передовое торпедирование заключается в предварительном ослаблении пород кровли взрыванием зарядов в скважинах, пробуренных впереди очистного забоя (рис. 4.46). В зависимости от длины очистного забоя заложение скважин может быть одно- и двустороннее. Одностороннее заложение скважин применяют в лавах длиной до 100–120 м. Диаметр скважин обычно составляет 100 мм.
Величина заряда ВВ и параметры заложения скважин зависят от мощности и прочности слоев труднообрушаемой кровли, длины лавы и некоторых других факторов.
Ослабление породного массива может быть осуществлено также гидрообработкой, сущность которой заключается в нагнетании в него жидкости под давлением. Вследствие воздействия воды происходит размокание пород, ослабление контактов по напластованию и естественным трещинам.
Разупрочнение массива тем или иным способом обусловливает лучшую обрушаемость пород кровли при выемке угля. Уменьшается вероятность зависания консолей. Улучшаются условия взаимодействия крепей с боковыми породами. Разупрочнение труднообрушающихся пород создает благоприятные условия для работы механизированных крепей. При труднообрушающихся породах их применение затруднено, они деформируются и приходят в неработоспособное состояние.
В отличие от комплексно-механизированных забоев, где обрушение кровли происходит стихийно вслед за передвижкой секций крепи, посадка кровли в лавах с индивидуальной крепью отличается трудоемкостью и повышенной опасностью.
Процесс посадки кровли заключается в выполнении следующих операций (рис. 4.47): последовательная разгрузка из-под давления посадочных стоек ОКУМ, передвижка их к забою на шаг посадки и установка по линии обрушения, снятие призабойной крепи и переноска ее в рабочее пространство лавы. После удаления крепи кровля обрушается. Рабочие, осуществляющие посадку кровли, находятся в закрепленной зоне.
В очистных забоях с призабойной деревянной крепью осуществляют механизированные способы ее удаления, например, при помощи каната и лебедки. Лебедка устанавливается на вентиляционном штреке. При наматывании каната на барабан происходит выбивка призабойной и органной крепи. Выбивка крепи канатом может быть применена при любых углах падения, но наиболее эффективна на крутых пластах. Выбивка деревянной крепи может также производиться взрыванием стоек. Все это значительно повышает безопасность работ при посадке кровли.
Рис. 4.47. Управление кровлей полным обрушением при механизированной выемке с индивидуальной крепью: 1 — посадочные стойки ОКУМ
Источник