Способ управления кровлей Советский патент 1993 года по МПК E21D23/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к подземной разработке тонких и средней мощности пологих пластов.

Целью изобретения является повышение устойчивости выработок путем равномерного опускания пород кровли,

На фиг. 1 показан план очистного участка; на фиг. 2 - поперечный разрез участка с кривой изменения давления в баллонах завальных крепей и тороидальной крепи; на фиг. 3 - общий вид секции завальной пневмокрепи; на фиг. 4-7 - соответственно продольный разрез, план, разрез А-А, вид по стрелке В секции завальной пневмокрепи.

Способ осуществляется следующим, образом.

Выемка угля в лаве 1 производится отбойным органом 2, связанным с секциями 3 тороидальной баллонной безразгрузочной крепи, осуществляющей поддержание кровли без топтания пород. Одновременно в выработанном пространстве устанавливают эавальные секции пневмокрепи 4.

Управление отделением угля и тороидальной крепью производится из оконтури- вающих выработок 5 и 6.

Секции завальных пневмокрепей устанавливают в шахматном порядке на расстояниях между рядами 1-1,5 ширины призабойного пространства, при этом секции пневмокрепей в смежных завальных ря00

о ел о ел

дах образуют линию, расположенную под углами 80-85° к линии очистного забоя.

При подвигании очистного забоя происходит извлечение баллонов .7 из секций пневмОкрепи последнего завального ряда 8, перемещение их в сторону очистного забоя и установка в секциях первого завального ряда 9,

Давление в баллонах соседних секций пневмркрепей и торов по направлению к забою поддерживают по экспоненте 17,

При установке завальных пневмокре- пей воздух в баллоны подается по плоскому трубопроводу 10, которые распираются между верхняком 11 и внутренней П-образ- ной опорой 12.:

Опора находится под обтекателем 13, имеющим вырез в сторону выработанного пространства.; v : ; :; ;.;;:-Д----л . -;-

При увеличении расстояния от забоя верхняк пневмокрепи опускается и поддерживается стойками 4 с тройной раздвижкой. Предусмотрены щитки 15 для защиты бал- Лона; -:Ч. ::: : : lV:.:: Х- - - ; ;.1/: -;..- : -:: -

После снятия давления в баллоне пнев- йокрепи последнего ряда вёрхняк со стойками и баллоном перемещают с помощью плоского трубопровода к забою. При этом внутренняя П-образная опора благодаря вырезу в обтекателе остается на почве 16 и Затем раздавливается опускающейся кровлей, способствуя доопусканию пород.

По предлагаемому способу в Лаборатории горного давления кафедры горного дела УДН им. П.Лумумбы проведены детальные исследования и испытания, полностью подтвердившие выдвинутые рабочие гипотезы,

Завальные ряды пневмокрепей целесо-: образно размещать в шахматном порядке с образованием в секциях смежных рядов нии, расположенной под углами 80.-850 к линии очистного забоя, что эффективно с точки зрения повышения устойчивости выработок и перемещения секций пневмокре- пей. : :: :л . .: : . . . .. ....

Рациональным числом рядов завальной пневмокрепи является пять, так как при таком их количестве возможно регулирование давления без нарушения экспоненциальной зависимости. В результате породы кровли были опущены на П-образные опоры без значительных нарушений сплошности.

Рациональным расстоянием между ря дами. параллельных забою, является 1-1,5 а (где а - ширина призабойного пространства), как величина, при которой еще не происходит обрушение пород при обнажении кровли.

Применение безразгрузочного поддержания кровли в очистном забое совместно с

опусканием пород в выработанном пространстве эффективно, так как при этом снизились скорости смещения и сдвижения пород, уменьшились динамические нагруз- ки благодаря равномерному опусканию пород. Новый способ управления кровлей рекомендуется производству.

Способ управления кровлей предназначен для тонких и средней мощности пологих

пластов с устойчивой и средней устойчивости кровлей, в том числе разрабатываемых под охраняемыми объектами. На пластах большой мощности регулируемое опускание пород в выработанном пространстве совместить с безразгрузочным поддержанием призабойного пространства можно, если применять комбинацию способов управления кровлей по вынимаемым слоям угля: например, регулируемое опускание и за клад ка ; ...;, : ;-ч- -/-;;г- 1. . ,- . :. . ..- -, : :. Исслёдрвания и испытания подтвердили работоспособность изобретения и позволили окончательно сформулировать его

преимущества: . . ; ;., / .; .,: .- .

/заявленный способ обладает технико- экономической эффективностью как соци- альной, так и экономической.

При предлагаемом способе управления кровлей с безразгрузочным агрегатом в забое и регулируемым опусканием пород по всему выработанному пространству уменьшаются в целом динамические нагрузки на призабойнбе пространство, более равномерно и с меньшими величинами распределяется горное давление на прилегающие

выработки как впереди, так и сзади очйстноТО 3 абоя,..; .;.; /. ;.: ..-:;;;/: :. ; ;-, , ; : ..

При данном способе управления кровлей значительно побышается безопасность работ, снижается трудоемкость по проведе- нию и поддержанию выработок ив целом снижается себестоимость подготовительных и очистных работ.

Применение изобретения в месторож- дёниях, находящихся под городами, водоемами и важными обьектами позволяет сохранить указанные города, водоемы за счет значительного уменьшения скорости и общей величины опускания поверхности

зеМЛИ. : ,- - . : . :. - . :

Примеры осуществления способа на граничные условия, данные в формуле изобретения, построены на основе указанных испытаниях..

При расстоянии между рядами завальных пневмокрепей больше 1-1,5 ширины призабойного пространства исключается регулируемое опускание кровли на П-образные опоры и почву без значительного нарушения сплошности пород, так как обнажения кровли начинают превышать пределы упругих деформаций и породы прихо- дят в движение и обрушаются уже в пределах 1-3 продольных рядов секций пневмокрепи.

При расстоянии между рядами меньше 1-1,5 ширины призабойного пространства может происходить зависание пород, из-за которого усилие опускания кровли может быть недостаточно для разрушения внут- ренних П-обрэзных опор, доопускание будет происходить на большой площади с последующим резким нажимом, т.е. возможно динамическая нагрузка и деформации крепей в очистных и подготовительных выработках.

Если угол установки секций пневмокрепей между поперечными рядами больше 80-85° к линии очистного забоя, то передвижка элементов пневмокрепей (верхня- ков и баллонов) из последнего ряда в первый завальный ряд будет затруднена из- за помех со стороны пневмокрепей других (передних) рядов, т.е. не будет свободной дороги.

Если угол установки секций пневмокрепей между поперечными рядами будет меньше 80-85° к линии очистного забоя, то это приведет к увеличению расстояния между секциями пневмокрепей в продольном ряду, т.е. к увеличению обнажений кровли до значений, превышающих пределы упругих деформаций пород, при которых возможно обрушение кровли в пространстве между первыми рядами пневмокрепей.

При подготовке изобретения к внедрению проделана следующая работа: раскрыты закономерности проявлений горного давления при способе управления кровлей с безразгрузрчным поддержанием пород в

призабойном пространстве и опусканием пород в выработанном пространстве, определены параметры технологии очистных работ, составлены требования и разработаны рабочие чертежи с участием шахт ПО Кзра- гандауголь и Павлоградуголь.

Формула изобретения

1. Способ управления кровлей, включающий установку в выработанном пространстве параллельно линии очистного забоя забойных и завальных рядов секций пневмокрепи, выполненных из П-образных опорных элементов с баллонами внутри, и извлечение баллонов последнего завально- го ряда по мере подвигания забоя после снятия с них распора, о тличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости выработок путем равномерного опускания кровли, забойный ряд пневмокрепи выполняют из тороидальных безразгрузочных пневмобаллонов, а секции пневмокрепей завальных рядов устанавливают в шахматном порядке на расстояниях между рядами 1-1,5 ширины призабойного пространства, при этом секции пневмокрепей в смежных завальных рядах устанавливают в линию, расположенную под углами 80-85° к линии очистного забоя, при извлечении баллоны из секций пневмокрепи последнего заваль- ного ряда перемещают в сторону очистного забоя и устанавливают в секциях, первого завального ряда, а давление в баллонах соседних секций пневмокрепей по направлению к забою поддерживают по экспоненте.

2. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что внутренние П-образные опоры секций пневмокрепи завальных рядов снабжены обтекателем с вырезом в сторону выработанного пространства.

Использование; крепление забоев при обработке тонких и средней мощности пологих пластов. Сущность изобретения: способ управления кровлей включает установку в выработанном пространстве рядов секций .пневмокрепи. Забойный ряд пневмокрепи выполняют из тороидальных безразгрузочных пневмобаллонов. Секции пневмокрепей завальных рядов устанавливают в шахматном порядке на расстояниях между рядами 1-1,5 ширины призабойного пространства. Секции пневмокрепей в смежных завальных рядах образуют линию, расположенную под углом 80-85° к линии очистного забоя. При извлечении баллоны из секций пневмокрепи последнего завального ряда перемешают в сторону очистного забоя и устанавливают в секциях первого завального ряда, а давление в баллонах соседних секций пневмокрепей по направлению к забою поддерживают по экспоненте. Внутренние П-образные оперы секций пневмокрепи завальных рядов могут быть снабжены обтекателем с вырезом в сторону выработанного пространства. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Фиг. Т

Д .

Фиг. 5

-ft Y/////7

Vj/.SgJlL.

NS у

Фиг.6

/to Б

V/ «

15

Фиг.7