Исследование работы лав с тонкими пластами

Содержание

2.1 Обоснование актуальной темы специальной части проекта. 2

Характер разрушения кровли. 3

2.2 Основные понятия, необходимые для анализа рабочего цикла секции крепи. 4

2.3 Анализ рабочего цикла секции механизированной крепи. 7

2.4 Обзор и анализ конструктивных схем и параметров секций механизированных крепей. 14

2.5 Совершенствование конструкции механизированной крепи М138. 15

2.6 Выбор и расчет гидроцилиндра силового опорного механизма. 17

Исходные данные для расчета: 18

2.7 Проверка прочности уступа. 23

2.1 Обоснование актуальной темы специальной части проекта

При исследовании работы лав с тонкими пластами установлены некоторые основные закономерности проявлений горного давления. Ширина передней зоны опорного давления колеблется от 20 до 250 м. Максимальные напряжения изменяются в пределах ,

где:     - средняя объемная масса покрывающих пород, т/м³;

           - глубина залегания пласта.

Распределение опорного давления впереди подвигающегося забоя отличается нестабильностью и динамичностью протекающих процессов, зависит от множества факторов, характеризующих природную среду технику и технологию ведения подземных работ, а именно от глубины работ, физико-механических свойств пласта и вмещающих пород, механизма разрушения подрабатываемой толщи пород, скорости продвигания забоя, ширины призабойного пространства, ширины захвата выемочной машины, силовых и геометрических параметров крепи и т.д.

Динамический характер распределения напряжений впереди очистных забоев, как правило, приводит не к отжиму угля, а к обжиму краевой части пласта (рис. 1).

Рис. 2.1 Схема обжима пласта.

Во всех случаях при наличии в кровле слабых пород в зоне А (рис. 2.1) с отставанием от исполнительного органа машины на 10-15 м визуально наблюдается образование трещины, ориентация которой в пространстве зависит от кливажа пород. Глубина ее достигает 1,5-2 м, а скорость образования зависит от скорости подвигания забоя. Пласт подобно штампу воздействует на породы кровли и почвы. При этом кромки угольного пласта в зонах А и Б максимальных концентраций напряжений обжимаются вслед за выемкой каждой последующей полосы угля в лаве и каждый раз с образованием продольной трещины.

Характер разрушения кровли

Трещины расчреняют непосредственную кровлю на блоки, ширина которых равна захвату выемочной машины. Установлено, что чем больше захват, тем шире блоки, тем меньше их количество находится над механизированной крепью, тем лучше состояние кровли. Образование трещин, оконтуривающих блоки пород по длине лавы, при наличии пригрузки со стороны основной кровли, передвижки секций с разгрузкой и отрывом перекрытий приводит к раздавливанию и расчленению пород непосредственной кровли, к образованию вывалов. На отдельных участках, особенно в зонах с перемятыми породами, площадь вывалов перед крепью достигает 50% и более от площади кровли, поддерживаемой крепью в бесстоечном пространстве. Вывалы больших размеров (шириной до 1,6 м, высотой до 1,5 м) усложняют передвижение крепи, требуют выкладки костров, применения опережающей щильевой крепи, оставления угольной пачки и др.

Чувствительность кровли к вывалам, оцениваемая соотношением , может служить критерием для оценки состояния пород в лаве.

Суммарное сближение вмещающих пород не может в полной мере характеризировать состояние кровли и ее устойчивость.

Чтобы сохранить слои непосредственной кровли в равновесии, закономерность изменения отпора R должна быть аналогичной , так как масса любой крепи всегда меньше массы покрывающих пород, в системе которых она работает, поэтому осадка их неизбежна, а крепь должна быть податливой. Следовательно, в идеальной постановке решаемой задачи реакции концов перекрытий, обращенных к угольному пласту, должны быть всегда больше тех, которые размещены у выработанного пространства.

Лишь ликвидацией бесстоечного пространства при усилении сопротивления крепи у забоя можно достичь форму эпюры, близкую к идеальной.

В первом приближении удельные реакции концов перекрытий к угольному пласту в полосе кровли шириной 1 м должны быть 200-300 кПа, сопротивление же остальной части секции может быть снижено до 150-200 кПа. Расстояние от угольного пласта до конца перекрытия должно быть минимальным, лучше размещать их вплотную или с опережением. Согласно данным немецких специалистов, площадь вывалов неустойчивой кровли у забоя пропорциональна квадрату расстояния между концом перекрытия и забоем. Вероятно, нужно немедленно подхватить обнаженную кровлю вслед за движением исполнительного органа выемочной машины. Затяжка должна быть 100% - ой, в том числе и под забоем. Секции необходимо передвигать с подпором перекрытия к боковым породам в 5 т·с.