Способ управления кровлей в очистном забое с механизированной крепью Советский патент 1991 года по МПК E21D23/00 E21C41/18 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при управлении кровлей механизированными крепями поддерживающе-оградительно- го типа на пластах с неустойчивой непосредственной и тяжелой основной кровлей.

Целью изобретения является повышение безопасности ведения работ на пластах с неустойчивой непосредственной кровлей и тяжелой основной кровлей за счет улучшения обрушаемости основной кровли при одновременно более полном использовании

рабочего сопротивления крепи по поддержанию непосредственной кровли на участке наибольшей площади ее обнажения - в зоне выемки угля комбайном.

На фиг. 1 изображена схема передвижки секций крепи в лаве при применении предлагаемого способа управления кровлей; на фиг. 2 - схема взаимодействия секции механизированной крепи поддерживающе-оградительного типа с породами неустойчивой непосредственной и тяжелой основной кровли до выполнения на секции операций по дополнительной разО

VI

00 00 00

грузке, передвижке к забою и распору; на фиг. 3 - соответствующие этой схеме на фиг. 2 эпюры распределения внешней нагрузки q на перекрытии и ограждении секции; на фиг. 4 - схема взаимодействия секции крепи с породами кровли после ее дополнительной разгрузки, передвижки к забою и распора; на фиг. 5 - соответствующие этой схеме на фиг. А эпюры распределения внешней нагрузки q на перекрытии и ограждении секции; на фиг. 6 - график зависимости промежутка времени At2. в течение которого ограждение секции остается непригружен- ным, от расстояния d, на которое секцию крепи передвигают к забою.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Перед началом выемки угля 1 (фиг. 1) комбайном 2 (стрелкой указано направление выемки) и в дальнейшем с опережением фронта выемки 3, равным ширине зоны влияния выемки угля и передвижки крепи L. секции крепи 4 разгружают, додвигают в сторону забоя 5 и затем распирают. После прохода комбайна 2 указанные секции крепи 4 вновь разгружают, передвигают к забою 5 и распирают.

До начала производства операций по дополнительной разгрузке, передвижке к забою и распору секций при приближении к ним фронта выемки угля секции крепи 4 (фиг. 2) находятся в нагруженном состоянии при сопротивлении крепи, равном номинальному. Часть внешней нагрузки (от блоков тяжелой основной кровли 6 над крепью 4) воспринимает перекрытие 7 через непосредственную кровлю 8, а часть (от блоков основной кровли 9 за крепью 4) - ограждение 10 через уплотненные обрушенные породы непосредственной кровли 11. В результате эпюра распределения внешней нагрузки q на перекрытии 7 и ограждении 10 секции 4 будет такой, как показано на фиг. 3. С точки зрения поддержания непосредственной кровли (в особенности в зоне ее наибольшего обнажения на участке работы комбайна) такая эпюра нагружения секции невыгодна, поскольку только часть рабочего сопротивления секции крепи 4 (фиг. 2) расходуется на поддержание непосредственной 8 и основной кровли 6 над крепью 4, в то время как другая его часть расходуется на поддержание обрушившихся пород непосредственной 11 и основной кровли 9 за крепью 4.

После дополнительной разгрузки секций крепи 4 (фиг. 4), передвижки к забою 5 и распора происходит добавочное обрушение блоков основной кровли за крепью 4. Часть этих блоков 9 ложится на почву, а

часть под действием сил бокового распора между блоками зависает за крепью 4. При этом ограждение 10 благодаря дополнительной передвижке секции крепи 4 к забою

5 выходит из контакта с ранее пригружаю- щими его блоками основной кровли 9. В результате эпюра распределения внешней нагрузки q на перекрытии 7 и ограждении 10 после выхода крепи 4 на рабочее сопротивление становится такой, как показана йа фиг. 5. С точки зрения поддержания непосредственной кровли на участке ее наибольшего обнажения это наиболее выгодная эпюра нагружения секции крепи, поскольку

5 все полезное сопротивление крепи 4 (фиг. 4) расходуется только на поддержание кровли 6 и 8 над крепью 4.

Выгодная эпюра нагружения секции крепи (фиг. 5) сохраняется в течение некото0 рого промежутка времени Дтг, пока ограждение 10 секции 4 будет оставаться непригруженным (фиг. 4). По истечении Д t2 ограждение 10 секции 4 (фиг. 2) получает новую пригрузку от опускающихся за

5 крепью 4 блоков основной кровли 9 и эпюра нагружения секции 4 вновь становится невыгодной (фиг. 3).

Для того, чтобы по всей ширине В зоны обнажения кровли (фиг. 1) сохранялась вы0 годная эпюра нагружения крепи (фиг. 5) необходимо, чтобы секции крепи 4 (фиг. 1) после их дополнительной разгрузки, передвижки к забою 5 и задания начального распора вновь вышли на рабочее

5 сопротивление до подхода фронта выемки угля 3 и чтобы время сохранения выгодной эпюры нагружения секции 4 Дт с момента ее дополнительной передвижки к забою 5 (фиг. 1) впереди фронта выемки 3 было боль0 ше, чем время Ati, прошедшее с момента дополнительной передвижки крепи 4 к забою 5 до момента ее основной передвижки за комбайном 2.

Опыт эксплуатации механизированных

5 крепей на пластах с тяжелыми кровлями показывает, что в периоды осадок основной кровли в зоне влияния выемки угля и передвижки механизированная крепь после задания начального распора выходит на

0 рабочее сопротивление в течение 8-15 мин, т.е. в среднем через 11,5 мин. Ширина зоны влияния L (фиг. 1) впереди фронта выемки составляет 15-20 см или в среднем 17,5 м, при средней скорости выемки угля и креп5 ления в очистных забоях -1,5 м/мин. Это расстояние L будет пройдено комбайном за 17,5:1,5 11,7 мин. Следовательно, если операции по дополнительной разгрузке, передвижке к забою и распору секций 4 (фиг

1) выполнять с опережением фронта выемки 3, равным ширине зоны влияния выемки угля L, то до подхода фронта выемки 3 указанные секции 4 вновь выйдут на рабочее сопротивление.

Интервал Ati определяется временем прохода комбайном 2 (фиг. 1) расстояния между секциями 4, на которых производится дополнительная разгрузка и передвижка к забою 5 впереди фронта выемки угля 3, и секциями 4, передвигаемыми к забою 5 позади комбайна 2. Фактически это расстояние слагается из ширины зоны влияния выемки угля L впереди фронта выемки 3 (17,5 м) и ширины зоны обнажения кровли В (в среднем 10 м) и составляет 27,5 м. Таким образом, при средней скорости выемки угля 1,5 м/мин Ati 27,5:1,5 18,3 мин.

Продолжительность промежутка времени At2. в течение которого ограждение крепи остается ненагруженным и все полезное сопротивление крепи расходуется на поддержание кровли только над крепью, зависит от расстояния d, на которое секцию крепи после ее дополнительной разгрузки додвигают к забою (фиг. 6). Из графика фиг. 6 следует, что для того, чтобы At2 Д ti - 18,3 мин, достаточно после дополнительной разгрузки передвинуть секции крепи к забою на расстояние d 6-8 см. Приведенный график зависимости Ata от d получен по результатам экспериментов в очистных забоях с тяжелыми кровлями.

Таким образом, при осуществлении в очистном забое операций по дополнительной разгрузке, передвижке к забою на 6-8 см и распору секций с опережением фронта выемки угля на расстояние, равное ширине зоны влияния выемки угля L, достигается полное использование рабочего сопротивления крепи по поддержанию непосредственной и основной кровли над крепью в зоне наибольшего обнажения кровли.

Для применения указанного способа необходимо также при основной передвижке секций после прохода комбайна оставлять запас расстояния, равный 6-8 см, на дополнительную подвижку секций к забою в следующем выемочном цикле.

В очистном забое, оснащенном механизированным комплексом с поддерживаю- ще-оградительной крепью, например

МК-75, операции по управлению кровлей предлагаемым способом с помощью секций крепи ведут два горнорабочих. В каждом выемочном цикле один горнорабочий до на- 5 чала выемки угля и затем с опережением фронта выемки на 25-30 м последовательно разгружает, додвигает к забою на 6-8 см и распирает каждую секцию. Второй горнорабочий вслед, за проходом комбайна указан0 ные секции вновь разгружает, передвигает к забою (оставляя запас расстояния, равный 6-8 см на додвижку секций к забою в следующем добычном цикле) и распирает.

Предлагаемый способ управления кров5 лей обеспечивает более полное использование рабочего сопротивления крепи по поддержанию пород кровли в зоне наибольшего ее обнажения в лаве, что повышает эффективность поддержания неустойчивой

0 непосредственной кровли на участке работы выемочного комбайна, снижает давление обрушенных за крепью пород на оградительную часть секции, что на крепях поддер- живающе-оградительного типа ведет к

5 уменьшению деформаций и поломок в элементах шарнирного четырехзвенника секции, а также в узлах, соединяющих ограждение и перекрытие крепи. Формула изобретения

0 Способ управления кровлей в очистном забое с механизированной крепью, включающий выемку угля комбайном, разгрузку, передвижку к забою и создание начального распора секций крепи, дополнительные

5 разгрузку, передвижку и распор секций, о т- личающийся тем. что. с целью повышения безопасности ведения работ в забоях на пластах с неустойчивой непосредственной кровлей и тяжелой основной кровлей за счет

0 повышения обрушаемости основной кровли при более полном использовании рабочего сопротивления крепи по поддержанию непосредственной кровли на участке ее обнажения, при передвижке секций крепи к

5 забою оставляют запас расстояния до забоя, равный 6-8 см, дополнительную передвижку секций крепи осуществляют в сторону забоя, а дополнительные разгрузку, передвижку и распор секций крепи произ0 водят с опережением фронта выемки угля на величину зоны влияния выемки угля и передвижки крепи.

В

Изобретение относится к горной пром-сти и м.б. использовано при управлении кровлей механизированными крепями поддерживающе-оградительного типа. Цель - повышение безопасности ведения работ на пластах с неустойчивой непосредственной кровлей и тяжелой основной кровлей за счет повышения обрушаемости основной кровли при более полном использовании рабочего сопротивления крепи по поддержанию непосредственной кровли на участке ее обнажения. Способ управления кровлей в очистном забое с механизированной крепью включает выемку угля комбайном, разгрузку и передвижку к забою, создание начального распора секций крепи и дополнительную разгрузку. При передвижке секций крепи к забою оставляют запас расстояния до забоя, равный 6 - 8 см. Дополнительную разгрузку, передвижку и распор секций крепи производят с опережением фронта выемки угля на величину зоны влияния угля и передвижки крепи. 6 ил.

Фиг.5

0,6 d.n