Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние изученности проблемы угледобычи Вьетнама 9
1.1. Современное состояние и перспективы развития угольной промышленности Вьетнама 9
1.2. Обзор горно-геологических и горнотехнических условий при разработке мощных угольных пластов в бассейне Куангнинь 11
1.3. Краткий анализ средств механизации очистных работ при разработке мощных угольных пластов в бассейне Куангнинь 16
1.4. Обзор и критический анализ зарубежного опыта отработки мощных пологих и наклонных угольных пластов 24
1.4.1. Краткий анализ механизированных комплексов с выпуском угля при разработке мощных пологих и наклонных угольных пластов 24
1.4.2. Опыт исследования параметров механизированных крепей с выпуском угля из подкровельной толщи в мире 31 Выводы 33
ГЛАВА 2. Методика исследования определения параметров механизированной крепи с выпуском угля подкровельной толщи 35
2.1. Анализ опыта применения основных закономерностей при выпуске сыпучих материалов 35
2.2. Методика исследования определения эффективности применения и параметров механизированной крепи с выпуском угля на забойный конвейер 38
2.2.1. Методика лабораторных исследования определения технических возможностей механизированной крепи с выпуском угля на забойный конвейер 38
2.2.2. Методика проведения шахтных исследований технических возможностей механизированной крепи с выпуском угля на забойный конвейер 40
2.3. Методика лабораторных исследований параметров выпускного окна угля в механизированной крепи на забойный конвейер 42
Выводы 43
ГЛАВА 3. Исследование определения параметров выпуска угля в механизированной крепи с выпуском угля подкровельной толщи на забойный конвейер 44
3.1. Лабораторные и шахтные исследования определения технического возможностей механизированной крепи с выпуском угля на забойный конвейер 44
3.2. Лабораторные исследования параметров выпускного окна угля и устройства регулируемого ее перекрытия в механизированной крепи на забойный конвейер 52
3.2.1. Исследование влияния параметров выпускного окна в зависимости от местоположения питательного желоба механизированной крепи с выпуском угля 54
3.2.2. Исследование влияния угла наклона ограждения механизированной крепи на процесса выпуска угля 56
3.2.3. Определение производительности и потерь на процессе выпускаугля в зависимости от высоты выпускного окна 58
3.2.4. Исследование влияния перекрытия выпускного окна и поверхности питательного желоба на показатели извлечения 62
3.2.5. Исследование влияния угла наклона питательного желоба и процесса выпуска угля при передвижке механизированной крепи на показатели извлечения 64
Выводы 69
ГЛАВА 4. Аналитические исследования и совершенствование параметров технических средств механизированной крепи с выпуском угля 70
4.1. Аналитические исследования параметров системы управления вы пуска угля в механизированной крепи 70
4.1.1. Обоснование основных параметров системы управления выпуска угля в механизированной крепи 70
4.1.2. Обоснование зависимости изменения ширины потока угля и высоты выпускного окна от параметров устройства регулируемого перекрытия выпускного окна угля в механизированной крепи и их влияния на производи тельность выпуска 71
4.2. Аналитические исследования влияния угла падения пласта на процесс выпуска угля при отработке мощных пластов с применением механизированной крепи с выпуском угля 79
4.3. Установление надежности функции дополнительной устойчивости механизированной крепи с выпуском угля при разработке мощных наклонных пластов 89
4.4. Усовершенствованная механизированная крепь с выпуском угля подкровельной толщи 95
Выводы 104
ГЛАВА 5. Рекомендации к проекту отработки пластов 6a, 7 шахты Наммау в бассейне Куангнинь 107
5.1. Общая горно-геологическая характеристика месторождения 107
5.2. Выбор пласта выемочного участка шахты 108
5.3. Определение промышленных запасов в лаве 109
5.4. Основные принципы очистных механизированных комплексов 110
5.5. Расчет производительности лавного очистного комплекса 111 Выводы 126 Заключение 127 Литература
- Обзор горно-геологических и горнотехнических условий при разработке мощных угольных пластов в бассейне Куангнинь
- Методика лабораторных исследования определения технических возможностей механизированной крепи с выпуском угля на забойный конвейер
- Лабораторные исследования параметров выпускного окна угля и устройства регулируемого ее перекрытия в механизированной крепи на забойный конвейер
- Обоснование основных параметров системы управления выпуска угля в механизированной крепи
Введение к работе
Актуальность работы. По планам развития народного хозяйства Вьетнама до 2020 года предусмотрено довести добычу угля до 75 млн т в год, в том числе около 80 % подземным способом. Это возможно только за счет увеличения производительности труда с применением новых технологий и средств механизации.
Государственным балансом запасов углей Вьетнама учитывают только запасы углей Куангниньского угольного бассейна до 10,5 млрд тонн. В большинстве случае из них около 67 % запасов угля залегают в пластах мощностью более 3,5 м с углом падения от 18 до 35о, что само по себе является трудными условиями добычи угля
Применение традиционных технологических схем разработки мощных наклонных пластов и средств механизации с буровзрывным способом добычи не соответствуют в должной мере современным требованиям повышения безопасности и производительности добычи угля в лаве. Поэтому необходимо создание новых конструктивных решений в обосновании новых средств механизации при разработке мощных угольных пластов безвзрывным способом. Поскольку применяемые в настоящее время во Вьетнаме способы разработки мощных наклонных угольных пластов с использованием механизированных комплексов с выпуском угля из подкровельной толщи буровзрывным способом на забойный конвейер имеют невысокую производительность. Объясняется это сложными горно-геологическими условиями при разработке Куангнинского угольного месторождения буровзрывным способом, когда после каждого шага передвижки механизированной крепи производят буровзрывные работы для разрушения подкровельной пачки угля, которую в процессе работы обрушают из подкровельного слоя угля на почву пласта, расположенного ниже высоты расположения выпускного окна секции механизированной крепи. Это приводит к большой потере в процессе выпуска угля (до 43 %), что мешает передвижению лавы и тем самым снижает производительность добычи. Кроме того, механизированная крепь работает в сложных наклонных условиях, что вызывает снижение площади потока угля проходящего через выпускное окно механизированной крепи. Для исключения выше указанных недостатков целесообразно оснастить механизированную крепь системой управления выпуска угля, обеспечивающую заданную производительность выпуска угля не зависимо от угла наклона пласта и пространственного расположения секций механизированной крепи относительно забоя при безвзрывном способе добычи угля. Это позволит увеличить количество циклов передвижки секций крепи за смену и тем самым позволит увеличить производительность очистного комплекса.
Однако такое техническое решение невозможно без обоснования параметров механизированной крепи с системой управления выпуском угля на мощных наклонных пластах, позволяющей повысить выпуск угля через выпускное окно и увеличить количество передвижек механизированных крепей за один рабочий цикл, и тем самым увеличить производительность механизированного комплекса, что является важной и актуальной научной задачей.
Целью работы является установление закономерностей выпуска угля из подкровельной толщи разрабатываемого угольного пласта для обоснования конструктивных параметров и технологических элементов секций механизированной крепи, связанных с системой управления выпуском угля, повышения эффективности и полноты извлечения запасов выемочных участков угольных шахт.
Идея работы заключается в том, что рациональные конструктивные параметры и технологические элементы секций механизированной крепи, связанные с системой управления выпуском угля, повышение эффективности и полноты извлечения запасов выемочных участков угольных шахт основываются на использовании эффекта разрыхления угля, выпускаемого через секцию механизированной крепи.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
- повышение в 1,6 раза производительности очистного комплекса при отработке мощных наклонных пластов обеспечивается выбором рациональных параметров системы выпуска угля секции крепи безвзрывного способа;
- пропускная способность выпускного окна механизированной крепи зависит от угла наклона питательного желоба, угла подъема перекрытия плиты выпускного окна и рабочего хода гидроцилиндра управления;
- производительность системы выпуска угля зависит от углов наклона пласта при движении крепи по падению, восстанию, простиранию и диагональному направлению.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются корректностью постановки задач исследований; корректным использованием апробированных методов исследования процесса выпуска сыпучих материалов; достаточным объемом лабораторных исследований взаимодействия механизированных крепей с выпускаемой подкровельной толщей угля, а также шахтных исследований при отработке запасов пласта 6 шахты Наммау в бассейне Куангнинь; сопоставлением аналитических результатов исследований с натурными наблюдениями и совпадением на 86-90 %.
Научная новизна работы заключается в установлении зависимостей изменения ширины потока угля и высоты выпускного окна от длины перекрытия плиты выпускного окна, позволяющих определять оптимальные параметры устройства регулируемого перекрытия выпускного окна и их влияние на производительность, а также влияния угла падения пласта и площади выпускного окна на производительность выпуска угля при эксплуатации в различных технологических схемах; разработана принципиально новая конструкция механизированной крепи с системой управления выпуска угля, что выражается в подаче заявки на патент № 2014102105 от 23.1.2014 г. «Секция механизированной крепи».
Научное значение работы заключается в установлении влияния горно-геологических, конструктивных технологических факторов, площади сечения и ширины зоны потока угля на управляемость процессом выпуска угля из подкровельной толщи мощного пласта на забойный конвейер очистного механизированного комплекса для обоснования рациональных параметров секции механизированной крепи.
Практическое значение работы заключается в разработке рекомендаций по обоснованию параметров секций механизированных крепей при отработке мощных наклонных пластов Вьетнама с целью повышения эффективности и безопасности ведения очистных работ, а также повышения в 1,6 раза полноты извлечения запасов угля и расширения возможности применения механизированной крепи в различных горно-геологических условиях.
Реализация работы. Результаты исследований были использованы при проектировании и разработке запасов пластов 6а, 7 в шахте Наммау Вьетнама.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-технических советах Ханойского института горной науки и технологии (ХИГНиТ) (г. Ханой, 2010-2012 г.); на угольных шахтах Вангзань, Наммау в бассейне Куангнинь-Вьетнам (г. Куангнинь, 2007-2012 г.); на кафедре «Горные машины и оборудование» МГГУ (г. Москва, 2009-2013 г.); «Неделя горняка» в Московском государственном горном университете (г. Москва, 2013, 2014 г.); на «Международные экологические горные конференций студенты и молодые науки» в Московском государственном горном университете (г. Москва, 2013 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ. По результатам работы и в соавторстве подана заявки на 1 патент РФ на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержит 137 страниц основного текста, в том числе спискок использованной литературы из 85 наименований, 23 таблицы, 74 рисунков и 2 приложения.
Обзор горно-геологических и горнотехнических условий при разработке мощных угольных пластов в бассейне Куангнинь
В пределах Куангнинского угольного бассейна выделены три угленосные провинции, которые являются автономными и разделены на тектонические блоки геологическими нарушениями. Угленосность бассейна в различных районах неодинакова и колеблется от 26,1 до 87,8 м, которые имеют промышленное значение.
В плане формирования перспективного развития угольного бассейна Ку-ангнинь, в данной работе оцениваются запасы, горно-геологические и горнотехнические условия мощных угольных пластов. Исходя из данной концепции определяются соотношения между горно-геологическими и горнотехническими условиями залегания и выбором системы разработки.
В процессе исследования и оценки данных геологического характера, в данной работе было уделено внимание отработке месторождения крупными шахтами угольного бассейна: Зыонг Хуи, Хон Гай, Наммау, Мао Хе, Вангзань, Монг Зыонг и Хе Чам. Другие угольные шахты данного бассейна нами не рассматривались из-за незначительных запасов или сложных горно-геологических условий отработки [52]. Угленосные отложения представляют собой сложную складчатую систему, состоящую из пликативных нарушений, осложненных разрывными нарушениями – надвигами и сбросами. Пласты в пределах шахтного поля имеют сложное строение, не выдержаны по мощности, а непосредственная и основная кровля сложена породами средней прочности.
Вмещающие породы большинства пластов непосредственной кровли представлены сланцами и аргиллитами, основной кровли – алевролитами и песчаниками, при этом предел прочности пород на одноосное сжатие изменяется в боль шом диапазоне (таблица 1.1).
Угли характеризуются высокой хрупкостью, что предопределяет выбор средств механизации очистных работ и технологию отработки выемочного поля. При проведении подготовительных горных выработок и отработке лав встречаются нарушения, которые образовались во время осадконакопления – утонение и пережимы, выклинивание и расщепления пластов.
Строение угольных пластов сложное, нередко пласт состоит из несколько пачек, разделенных породными прослойками, мощность которых колеблется от 10 до 30 см. Мощность пластов изменяется от 1,2 до 10…15 м, а угол падения пластов изменяется от 10 до 30о и более (преобладают 20…35о).
Распределение балансовых запасов угля мощных пологих и наклонных пластов угольного бассейна Куангнинь, в зависимости от горно-геологических и горнотехнических условий представлено на рисунках 1.4; 1.5; 1.6; 1.7.
Из приведенных диаграмм следует, что по запасам угля в зависимости от мощности и угла падения (рисунки 1.5 - 1.7), значительная часть (67,27 %) сосредоточена в пластах мощностью более 3,5 м, из них основная часть запасов (47,99 %) находится в пластах свыше 4,5 м и около 90,17 % сосредоточено в пластах с углом падения от 20 до 35о [16, 68].
Краткий анализ средств механизации очистных работ при разработке мощных угольных пластов в бассейне Куангнинь
В настоящее время при разработке мощных пластов Вьетнама применяются различные технологические схемы: схема разработки с разделением мощности пласта на наклонные слои без выпуска угля из подкровельной толщи; схема разработки с разделением мощности пласта на наклонные слои и на каждом слое применяется выпуск угля из подкровельной толщи; схема разработки на всю мощность пласта с выпуском угля из подкровельной пачки угля; схема разработки горизонтальными слоями с выпуском угля из подкровельной толщи. На этих схемах при 17 меняются различные способы крепления: дерево, индивидуальная стойка, гидравлическая крепь и механизированная крепь [16, 69].
Индивидуальная гидравлическая стойка. Во Вьетнаме в марте 1998 года угольная промышленность начала использовать индивидуальную гидравлическую стойку крепления лавы номер 3 пласт 8 TDV, лавы следующей – пласт 14-5 Хе Чам, пласт 7VD, пласт 9b запад – Мао Хе угольной компании и пласт 8 – Нам-мау угольной компании (таблица 1.2).
Применяют технологические схемы разработки разделения наклонного пласта: крепление лавы - индивидуальная гидравлическая стойка, способ отбойки – буровзрывной. Удельный вес использования данной технологии в общей добыче угля Вьетнама составляет 49,4 % [16].
Такая технология применяется в шахтах Мао Хе, Вангзань, Донг Бак, Хе Чам и др… Лава, использующая индивидуальные гидравлические стойки, с длиной от 120 до 150 м с мощностью пласта от 4 до 5 м. Нагрузка ее достигает 150 тыс. т на год; производительность труда 3…4 тонн на человека за смену, потеря добычи 35…45 %.
Методика лабораторных исследования определения технических возможностей механизированной крепи с выпуском угля на забойный конвейер
Исходные опыты в Институте горного дела СО РАН исследования параметров регулируемого выпуска угля в механизированной крепи на забойный конвейер проводились на плоском стенде [20]. Ханойский институт горной науки и технологии проводил исследования на стенде для определения параметров выпускного окна угля в механизированной крепи на забойном конвейере для мощных наклонных пластов (рисунок 2.4), в масштабе 1:15, позволяющем осуществлять выпуск угля при различных схемах крепи и исполнительных органах. Основным методом изучения закономерностей выпуска являлся метод, основанный на наблюдении и фиксации положения отдельных частиц и прослоек сыпучего материала на контакте с прозрачной стенкой модели. В качестве сыпучего материала, имитирующего уголь и породы, подбирались материалы, близкие к ним по отдельным физико-механическим свойствам: угольная мелочь, щебенка, мраморная крошка.
Характер изменения параметров фигуры выпуска в модели исследовался с помощью угля, пород различной фракции и накладок специальных слоев, окра 43 шенных в другой цвет между слоями основного материала. Исследования проводились для следующих горно-геологических условий: мощность пласта составляла - 6 м; мощность пород активной кровли пласта – 6,5 м; мощность подсечного слоя - 2,8 м; мощность подкровельной пачки - 3,7 м.
Выводы
1. Анализ опытов оказывает, что надежность результатов моделирования процессов выпуска сыпучих материалов, которым относится уголь, обеспечивается выполнением определенных критериев подобия: геометрического, подобия начального состояния и подобия граничных условий.
2. Опыты исследований проводимых на модели в лаборатории позволяют визуально наблюдать изменение характера секции механизированной крепи перепуска с передней стенки (модели), и замеры для определения возможность эффективного выпуска угля механизированными крепями на забойный конвейер.
3. Для определения основного метода изучения закономерностей выпуска использовался метод, основанный на наблюдении, характер изменения параметров фигуры выпуска в модели исследовался с помощью угля, пород различной фракции и накладок специальных слоев.
4. Для замера и регистрации исследуемых параметров в шахтных условиях выбрано современное оборудование и аппаратура, разработанная автором и Ханойским институтом горной науки и технологии (ХИГНиТ) Вьетнама.
Лабораторные исследования позволили определить технические возможности принципа управления процессом выпуска подкровельной толщи угля с использованием механизированной крепи оградительно-поддерживающего типа, VINAALTA-2.0/3.15 производства Вьетнама. Технические характеристики приведены в таблице 3.1. В крепях данного типа выпуск угля чаще всего производится за счет управляемого ограждения путем его поднятия-опускания. Выпускное окно устанавливается на высоком ограждении. Выдвижное ограждение в виде шиберного затвора позволяет уменьшать или увеличивать площадь выпускного окна. [5, 20, 49, 84]
Масса секции, т 12,5 17 Начальные опыты проведены при различных высотах шиберного затвора, с соблюдением условия проходимости негабаритов угля, определяемого отношением сечения выпускного окна к максимальному размеру выпускаемого материала. В рудной промышленности отношение сечения выпускного окна к максимальному диаметру кусков руды рекомендовано не менее 57 [17], в то время как для угольных шахт это соотношение равно 45 [79, 81]. Отсюда можно определить предельный размер куска (dmax) , выпускаемого через выпускное окно (отверстие Нтах) по выражению:
Результаты лабораторных опытов приведены в таблице 3.2. Условием проходимости угля является соблюдение отношения сечения выпускного окна к максимальному размеру кусков угля, составляющего 45.
Лабораторные исследования параметров выпускного окна угля и устройства регулируемого ее перекрытия в механизированной крепи на забойный конвейер
Учитывая, что ширина зоны потока, по данным результатов экспериментов, находится в пределах 1,5…2 м, т.е равна 2…3 шагам передвижки секции крепи или ширины вынимаемой скребкового конвейера лавы. Тогда для обеспечения выхода потока самообрушающегося угля с желоба без сопротивления, величина высоты выпускного окна должна быть не менее ширины вынимаемой ленты лавы. Такое соотношение обеспечивает разворот потока на желобе (рисунок 3.21 ж, з) при выпуске самообрушающегося угля. А ход жсткой плиты плунжерного питателя, исходя из приведенных (рисунок 3.11) экспериментальных данных, должен составлять 0,1…0,3 ширины забойного конвейера, т.е. 500…200 мм. Расстояния между рифлениями жесткой плиты равны 0,7…0,95 е хода при высоте рифлений 35…75 мм. Это компенсирует процесс расширения и сжатия угля при смене направления движения плунжерного питателя, при этом стабильность процесса его движения нарастает. В результате была предложена конструкция механизированной крепи, которая должна обеспечивать площадной, регулируемый выпуск угля на забойный конвейер (рисунок 3.22).
Для исследования физической сущности процесса выпуска подкровельной толщи угля после передвижки секции механизированной крепи были проведены лабораторные опыты на стенде, который представлял собой металлический каркас размерами 750x350x100 мм. На днище модели устанавливали секцию механизированной крепи с принудительно-управляемым выпуском угля на забойный конвейер (рисунок 3.23 а). Конструкция модели позволяла принудительно выпускать под-кровельную толщу угля до появления породы в е выпускном окне (рисунок 3.23 б, в, г, д, е, ж). Передвижка механизированной крепи на ширину зоны потока, т.е установленной выше величины 1,5…2 метра (рисунок 3.20) или 2…3 передвижки секции крепи, показали правильность принятого решения. На рисунке 3.23 з, л, м видно, что после каждой передвижки крепи порода под собственным весом опускается на почву пласта с завальной стороны. Образовавшийся угол наклона породы до выпуска угля и после выпуска с забойной стороны составлял 80… 85. а)
Следует отметить, что стенд рассчитан только для одной секции крепи в масштабе l…15, вследствие этого, как видно из рисунка, на правой нижней части между балками ограждения механизированной крепи и стенками стенда скопился невыпущенный уголь. Однако при одновременном принудительном выпуске под-кровельной толщи угля по длине забоя из группы секций механизированных крепей представляется возможным увеличить длину забоя, на которое идет медлен 69 ное площадное опускание угля и посадка кровли, тем самым обеспечиваются минимальные потери и разубоживание угля.
Выводы
1. При выпуске угля на забойный конвейер образуются индивидуальные зо ны потока угля в виде клина, с величиной на уровне максимального открытия вы пускного окна до 800 мм, обрушающегося кровельного угля на почву и ниже, чем выпускное окно механизированной крепи, что приводит к потере и затору угля.
2. Установка системы управления выпуска угля на каждой секции крепи позволит повысить производительность и площади зоны потока при выпуске угля из подкровельной пачки на забойный конвейер.
3. Увеличение размера выпускного окна приводит к изменению системы управления выпуска угля, позволит снижать потерь угля и повысить ширина зоны потока. Увеличение длины хода питательного желоба приводит к уменьшению количества его ходов, увеличению время выпуска угля. Ширина зоны потока не зависит от угла наклона ограждения механизированной крепи.
4. Перемещения угла подъема перекрытия 60…110 позволит изменения толщины выпускного слоя на питательном желобе составляющей 350…510 мм. Установка питательного желоба углом 10…20, снабжнного рифлениями, увеличивается толщина выпускного слоя угля на питательном желобе и уменьшается застойная зона. Чем больше рифлений, тем меньше вероятность образования застойной зоны и больше ширина зоны потока на уровне выпускного окна.
Учитывая предшествующий уровень создания средств механизации по выпуску угля и основные закономерности истечения сыпучих материалов, предложена механизированная крепь с выпуском угля из подкровельной (межслоевой) толщи на забойный конвейер [8, 11, 28, 39, 32, 42, 70]. Основанием для совершенствования механизированной крепи типа с системой управления выпуска подкровель-ной (межслоевой) толщи угля явился переход шахт на глубокие горизонты, низкая эффективность существующих средств механизации с выпуском угля при отработке мощных угольных пластов и результаты лабораторных исследований, проведенных в лаборатории угольных месторождений Института горной науки и технологии – Винакомина.
Для решения поставленных задач проведены лабораторные исследования выпуска подкровельной толщи угля в механизированных крепях, которые описаны в верхних [31, 40, 41]. Они позволили определить технические возможности выпуска угля, установить рациональные параметры механизированной крепи с принудительным выпуском угля из подкровельной толщи на забойный конвейер.
В результате лабораторных исследований получены зависимости и рациональные параметры устройства регулируемого выпуска угля в механизированной крепи. Выпускное окно секции механизированной крепи выполнено с условием поступление самообрушающегося угля под действием собственного веса на питатель потоком, ширина которого равна ширине вынимаемой из забойного конвейера. Длина выпускного окна равна 2м, выбрана с максимальным использованием расстояния от торца завальной задней ограждающей части механизированной крепи до торца его забойной задней ограждающей части механизированной крепи, а ширина выпускного окна равна 0,75 м выбрана с максимальным использованием ширины секции при обеспечении прочности е задней ограждающей части механизированной крепи. Кроме того, управляемая производительность и площадной выпуска угля на каждой секции крепи зависят от регулируемого перекрытия выпускного окна и питательного желоба. Питательный желоб установлен под углом 5…20 и его ход составляет 0,1…0,3 ширины забойного конвейера. Расстояния между рифлениями питателя равны 0,7…0,95 его хода при высоте рифлений 35…75 мм. При этом стабильность процесса движения нарастает, если расстояния между рифлениями на 5..30 % меньше величины хода питателя, что компенсирует процесс расширения и сжатия угля при смене направления движения питателя.
Обоснование основных параметров системы управления выпуска угля в механизированной крепи
Принцип его работы следующий: - состояние статической устойчивости: Движение угля в кровле, почве лавы и действие направляющей силы в сторону падения пласта приводят к изменению расстояния между двумя механизированными крепями, а центр тяжести механи зированной крепи легко изменяется. Устойчивость механизированной крепи сверху и снизу момента не изменяются. Между двумя механизированными кре пями регулирующая боковая плита защиты прислоняется к верхнему перекрытию ближе к механизированной крепи, в результате момент наверху крепи не изменя ется. При контролировании опора дополнительной устойчивости прислоняется к основанию близкой механизированной крепь приводит момент снизу в крепи не изменяется. Механизированная крепь обретает статическую устойчивость; - состояние подвижной устойчивости: В процессе очистной выемки угля, для движения механизированной крепи необходимо снизить гидростойки. При этом она потеряет опору, исключающую скольжение. При движении боковая плита защиты и опора дополнительной устойчивости прислоняются к близкой механизированной крепи. Для того чтобы уменьшить силы трения во время передвижки механизированной крепи вперед, гидродомкрат боковой плиты защиты и гидродомкрат опоры дополнительной устойчивости регулируют автоматическое закрытие и открытие трассы гидравлики в гидравлической системе, что приводит к колебательному состоянию, уменьшая силы трения и устойчивость момента в процессе движения;
Установка комплекса системы исключающей скольжение и опрокидывание в лаве – регулировка механизированной крепи: Это устройство может регулировать состояние нагруженности механизированной крепи в лаве. Когда механизированная крепь находится в состоянии неравномерности сил, что приводит к скольжению основания, через регулировку бруса дополнительной устойчивости на основание и снижение соседней механизированной крепи вверху, гидравлика в брусе дополнительной устойчивости автоматически откроется, что приведет основание в движущие состояние. Механизированная крепь управляется через соседнюю механизированную крепь снизу, придавая противодействующую силу. Когда механизированная крепь в наклонном состоянии, через регулировки бруса дополнительной устойчивости на защите бокового упора и снижение гидравлики в брусе дополнительной устойчивости автоматически открывается и приводит ограждение в движение, механизированная крепь управляется через соседнюю механизированную крепь снизу, придает толкающую боковую силу регулировке ограждения. В таком случае центр тяжести механизированной крепи движется к центру, поддерживая прямую линию центра тяжести у основания и придавая устойчивость механизированной крепи. В мощных наклонных пластах механизированная крепь работает под углом падения пласта до 35 и более, она очень легко движется. Кроме того, на больших наклонных пластах кровельная порода и почва могут двигаться и приводить к неустойчивости поддерживающие системы лавы. Однако только использование устройства, исключающего скольжение и опрокидывание только в одной крепи, не может решить полностью проблему. Необходимо соединить комплекс, которой имеет одновременно много секций исключающий скольжение (рисунок 4.21), где каждая механизированная крепь имеет связь с конвейером и друг с другом для создания системы комплексов, исключающих скольжение и опрокидывание. В этом случае будет решена проблема скольжения, опрокидывания и повышения устойчивости механизированной крепи в мощных наклонных угольных пластах.
При выборе конструктивных параметров механизированной крепи с выпуском угля основное внимание уделялось нескольким определяющим факторам: экономическая эффективность; высокая полезная отдача; малые расходы на обслуживание; низкая стоимость; длительный срок эксплуатации [16].
Схема крепи выбрана путм параллельного анализа конструкции крепей фирм Fazos, Glinir (Польша), CzMT (Чехия), DBT (Германия), JOY, (США), ОАО «ОМТ» - ОАО «Гипроуглемаш», промышленная группа «МК», ООО производственное обьединение «Юрмаш» (Россия), ОАО «VMC» (Вьетнам), которые подвергались тщательной сравнительной оценке с точки зрения конструктивной целесообразности, совершенства кинематической и силовой схем, стоимости изготовления, надежности действия, габаритов, металлоемкости и массы, технологичности, удобства обслуживания, осмотра, монтажа-демонтажа.
При проектировании данной крепи на базе унификации использован метод универсализации [22], который преследует цели расширения функций механизи 96 рованных крепей, увеличения диапазона выполняемых ими операций, расширения области их применения. Она увеличивает приспособляемость крепей к требованиям производства и повышает коэффициент их использования. Одна универсальная крепь заменяет несколько специализированных средств механизации, выполняющих отдельные операции.
Расширить функции и области применения крепей можно введением дополнительных рабочих органов, приданием сменного оборудования, введением регулирования для увеличения вынимаемой мощности пласта, регулированием главных показателей (мощности, производительности и др.) [22]. В данном случае дополнительным рабочим органом является перекрытие выпускного окна, плунжерный питатель и устройство исключение скольжения, предназначенный для выпуска угля из подкровельной толщи на забойный конвейер. Конструкция устройства регулируемого выпуска угля рассчитана для тяжелых условий работы под завалом угля при ликвидации зависаний в выпускном окне, известными технологическими операциями, особенно установка устройства исключения скольжения, обеспечивающего устойчивость на мощных наклонных пластах.
Соответственно по назначению и условиям эксплуатации механизированная крепь с системой управления выпуска угля предназначена для поддержания под-кровельной толщи угля или ограждения от не в целях сохранения призабойного пространства по длине очистного забоя в рабочем и безопасном состоянии, обеспечивая механизацию процессов крепления и регулируемого выпуска подкро-вельной толщи угля на забойный конвейер, передвижения и удержания забойного конвейера вместе с выемочной машиной.
Секция механизированной крепи с выпуском угля подкровельной (межслоевой) толщи угля - самостоятельная структурная единица механизированной крепи очистного забоя, способная на ограниченной его длине, равной ширине секции, поддерживать (ограждать) призабойное пространство очистного забоя в рабочем и безопасном состоянии, обеспечивая выпуск подкровельной пачки угля принудительным способом на забойный конвейер.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного испол 97 нения и чертежами, где на рисунке 4.22 показана принципиальная схема механизированной крепи (далее секция) с выпуском угля из подкровельной толщи, которая включает ограждение 1 с завальной 2 и забойной 3 балками (рисунок 4.23), которое шарнирами 4 связано с основанием 5, гидростоек 6, верхняка 7, шарнирами 8 закрепленным на перекрытии 1. Гидродомкрат 9 передвижения установлен на основании 5 и связан с забойным скребковым конвейером 10. Устройство регулируемого перекрытия выпускного окна выполнено в виде шарнира 26 с гидроцилиндром 25 регулируемого ведущего перекрытия 27 и регулируемого кормового перекрытия 24. Устройство регулируемого выпуска самообрушающегося угля из подкровельной (межслоевой) толщи выполнено в виде желоба 11 с бортами, расположенного между гидростойками 6 в проеме ограждения 1 (рисунок 4.24).
