В условиях конкретной лавы

И.П. АМАН

ПРОВЕРКА ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

КОНКРЕТНОЙ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ

В УСЛОВИЯХ КОНКРЕТНОЙ ЛАВЫ

Методические указания для студентов горных специальностей

Пермь 2006

Значение коэффициента k_и , учитывающего конструктивное исполнение механизированной крепи, принимается равным 1, если крепь представлена однотипными секциями. Если же крепь комплектная и комплект включает секции различной ширины, то значение k_и рассчитывается:

K_и = n_ск / n_к , где

n_ск – количество стоек в одной секции комплекта;

n_к – общее количество стоек в комплекте.

3. Проверка по вдавливанию элементов крепи в породы

кровли и почвы

Крепь по вдавливанию в породы кровли и почвы удовлетворяет условиям конкретной лавы, если

R ∙ n_с / (a ∙ b) £ σ_к и

R ∙ D_п / P_с £ σ_п , где

R – нагрузка от непосредственной кровли на наиболее нагруженную стойку крепи, МН. Ее определение рассмотрено в п. 2.1;

n_с – количество стоек в секции (комплекте). Определяется по [ 1 ];

а – шаг установки секций (комплектов), м. Определяется по [ 1 ];

b – длина секции по перекрытию, м. Определяется по [ 1 ];

D_п – давление крепи на почву лавы, МПа. Определяется по [ 1 ];

P_с – несущая способность стойки механизированной крепи, МН. Определяется по [ 1 ];

σ_к и σ_п - предел прочности на вдавливание в породы соответственно кровли и почвы, МПа.

3. Литература

1. Аман И.П. Процессы в длинных очистных забоях. / Справочно-методическое пособие для студентов горных специальностей. Пермь, 1999.

2. Задачник по подземной разработке угольных месторождений. /Учебное пособие для ВУЗов. М., Недра, 1981.

3. Килячков А.П. Технология горного производства./ Учебник для ВУЗов. М., Недра, 1985.

4. Черняк И.Л. Технология и механизация подземной добычи угля./ Учебник для ВУЗов. М., Недра, 1981.

Проверка возможности применения конкретного механизированного комплекса в условиях конкретной лавы заключается в проверочных расчетах по высоте механизированной крепи, по силовым нагрузкам на стойки крепи и по вдавливанию элементов крепи в породы кровли и почвы.

1. Проверка по высоте крепи

Крепь по высоте удовлетворяет условиям конкретной лавы, если выполняются следующие условия:

H_max ³ H^н_max и

H_min £ H^н_min , где

H_max и H_min – соответственно максимальная и минимальная высота механизированной крепи по технической характеристике, м. Определяются по [ 1 ];

H^н_max и H^н_min – соответственно максимальная и минимальная высота механизированной крепи, необходимая по условиям конкретной лавы, м.

Необходимая по условиям конкретной лавы максимальная и минимальная высота механизированной крепи определяется выражениями:

H^н_max = m – δ ∙ m ∙ l_п и

H^н_min = m – δ ∙ m ∙ (l_з + r) – Θ , где

m – вынимаемая мощность пласта, м;

δ – коэффициент, учитывающий свойства пород основной кровли. Для легкообрушаемой основной кровли δ = 0,04, для кровли средней обрушаемости δ = 0,025, для труднообрушаемой – δ = 0,015;

l_п и l_з – соответственно расстояние от забоя до первой и до последней стоек секции механизированной крепи, м. Определяются по [ 1 ];

r – подвигание забоя лавы между двумя передвижками крепи, м;

Θ – запас высоты на разгрузку секции крепи, необходимый для передвижки секции, м, Его значение принимается в пределах от 0,04 до 0,06 м.

2. Проверка по силовым нагрузкам

Проверка по силовым нагрузкам предусматривает:

- проверку по нагрузкам на наиболее нагруженную стойку секции крепи;

- проверку по нагрузке на стойку при выходе из строя всех остальных стоек секции механизированной крепи.

2.1. Проверка по нагрузкам на наиболее нагруженную стойку секции крепи

Крепь по нагрузкам от непосредственной кровли на наиболее нагруженную стойку секции удовлетворяет условиям конкретной лавы, если выполняется условие

R £ P_с , где

R – нагрузка от непосредственной кровли на наиболее нагруженную стойку секции механизированной крепи, МН;

P_с – несущая способность стойки крепи, МН. Определяется по [ 1 ].

Нагрузка от непосредственной кровли на наиболее нагруженную стойку секции механизированной крепи определяется:

- при расположении стоек в секции в один параллельный забою лавы ряд

γ_н ∙ h_н ∙ (r + l_з + l_к)² ∙ a

R = ————————— + P_н ;

200 ∙ (r + l_з) ∙ n_ст

- при расположении стоек в секции в два параллельных забою лавы ряда

γ_н ∙ h_н ∙ (r + l_з + l_к)² ∙ (r + l_з) ∙ a

R = —————————————— + P_н ;

200 ∙ [(r + l_з)² + (r + l_з – b₁₂)²] ∙ n_ст

- при расположении стоек в секции в три параллельных забою лавы ряда

γ_н ∙ h_н ∙ (r + l_з + l_к)² ∙ (r + l_з) ∙ a

R = ——————————————————————— + P_н .

200 ∙ [(r + l_з)² + (r +l_з – b₁₂)² + (r + l_з – b₁₂ – b₂₃)²] ∙ n_ст

В приведенных выше выражениях

γ_н – средний объемный вес пород непосредственной кровли, т/м³;

h_н – мощность пород непосредственной кровли, м;

r – подвигание забоя лавы между двумя передвижками крепи, м;

l_з – расстояние от забоя до последней стойки секции механизированной крепи, м. Определяется по [ 1 ];

l_к – длина консоли пород непосредственной кровли, зависающей позади секций механизированной крепи, м;

a – шаг установки секций (комплектов) крепи, м. Определяется по [ 1 ];

b₁₂ – расстояние между первым (от забоя лавы) и вторым рядами стоек в секции механизированной крепи, м. Рассчитывается по данным, приведенным в [ 1 ];

b₂₃ – расстояние между вторым (от забоя лавы) и третьим рядами стоек в секции механизированной крепи, м. Рассчитывается по данным, приведенным в [ 1 ];

n_ст – количество стоек в одном ряду секции (комплекта) крепи. Рассчитывается по данным, приведенным в [ 1 ];

P_н - первоначальный распор стойки, МН. Определяется по [ 1 ].

Длина консоли пород непосредственной кровли, зависающей позади секций механизированной крепи, устанавливается обычно исходя из имеющегося на шахте опыта разработки данного пласта. Если таких данных нет, то длина консоли пород непосредственной кровли, зависающей позади секций механизированной крепи, вычисляется по выражению

________

/ σ_и ∙ h_н

l_к = / ———— , где

√ 3 ∙ γ_н

σ_и – предел сопротивления изгибу пород непосредственной кровли, МПа.

2.2. Проверка по нагрузке на стойку при выходе из строя всех остальных стоек секции механизированной крепи

Эта проверка выполняется только для механизированных крепей, секции которой имеют более одной стойки. Крепь по нагрузке на стойку секции при выходе из строя всех остальных стоек секции удовлетворяет условиям конкретной лавы, если выполняется условие

R_в £ P_с , где

R_в – нагрузка на стойку секции при выходе из строя всех остальных стоек секции механизированной крепи, МН;

P_с – несущая способность стойки крепи, МН. Определяется по [ 1 ].

Нагрузка на стойку секции при выходе из строя всех остальных стоек секции механизированной крепи определяется выражением

γ_н ∙ h_н ∙ (r + l_з + l_к)² ∙ k_и ∙ a

R_в = ——————————— + P_н , где

200 ∙ (r + l_з) ∙ n_ст

k_и – коэффициент, учитывающий конструктивное исполнение механизированной крепи.

Остальные величины, входящие в данное выражение, определены выше в п. 2.1.