Исследование работы лав с тонкими пластами, страница 5

где:     - коэффициент, учитывающий соответствие между величинами номинального сопротивления и начального распора с позиции взаимодействия секции с боковыми породами при резких осадках кровли;

           - начальный распор секции, кПа;

           - номинальное сопротивление секции, кПа;

           - суммарная упругая составляющая величина номинального сопротивления секции, кПа.

Нормальная работа секции крепи при взаимодействии с неустойчивыми породами кровли обеспечивается условиями взаимоотношений между выемочной машиной и породами кровли у забоя. К этим условиям относятся требования к величинам основных параметров выемочной машины по устойчивости обнажений нижних слоев кровли в зоне работы исполнительного органа выемочной машины.

Но главным условием обеспечения устойчивости нижних слоев пород кровли у забоя является равномерное распределение величин номинального сопротивления и начального распора секции крепи по ширине рабочего пространства лавы. Равномерное распределение этих величин может быть достигнуто при уменьшении бесстоечного пространства. Степень соответствия условию равномерного распределения номинального сопротивления и начального распора по ширине лавы можно оценить показателем консольности секции крепи. В настоящее время накоплен опыт эксплуатации механизированных крепей при работе с неустойчивыми породами кровли. Исследования показывают, что консольное поддерживание призабойного пространства лавы во многих случаях носит чисто символический характер.

Сопротивление механизированных крепей у забоя ниже в 10-15 раз, чем у индивидуальных, сопротивление которых 150 кН и выше. Стойки механизированных крепей имеют большее сопротивление, но они отстоят дальше от забоя на 1,5-2,5 м. Большие консоли существующих секций крепей не удовлетворяют условиям контактирования перекрытий с кровлей, этот контакт носит вероятностный характер. Исследованиями установлено, что наиболее плотный контакт перекрытия с кровлей имеет место в зоне гидростойки крепи и на расстоянии 0,45-1 м по ширине рабочего пространства лавы. По этим причинам сопротивление секции неравномерное. Это, а также несвоевременное крепление обнаженной кровли при выемке угля способствует расслоению и вывалообразованию пород кровли в призабойную зону.

Степень надежности выполнения секциями призабойных функций определяется степенью надежности поддержания кровли консолями верхняков. Это является важнейшим требованием ко всем механизированным крепям.

Устранение последствий вывалов пород кровли в призабойную часть лавы сопряжено с большим объемом дополнительных трудоемких работ, например на анкерование кровли, по выкладке деревянных костров, частичной затяжки деревом и другое. Вследствие этого трудоемкость работ в очистном забое увеличивается на 15-40%.

Выемка угля, разгрузка, передвижка и распор секции существенно влияют на поведение боковых пород. Исследованиями установлено, что скорость сближения боковых пород при совмещении во времени выемки угля с передвижкой секций крепи возрастает примерно в 19 раз. Несмотря на более высокое суммарное сопротивление секций механизированных крепей по сравнению с индивидуальными, потери его в момент передвижки секций значительны (368-475 кПа). Это приводит к расслоениям боковых пород на контуре очистного забоя в зоне передвижки, следствием чего является деформация пород с потерей сплошности. Измерения величин сопротивлений крепи показали, что это сближение пород увеличивается при сопротивлении ниже 200 кПа, слои пород расчленяются, появляются вывалы. Иначе говоря, при сопротивлении секции меньшем, чем 200 кПа, секция не гарантирует нормальной работы в лаве.

Приведенная оценка соответствия параметров секций крепей рассматриваемым горно-геологическим условиям эксплуатации свидетельствует об их следующих недостатках:

- большой разброс величины сопротивления секции, который приводит к многократному колебанию массива, пород кровли вызывая его расслоение;

- малая величина начального распора, которая вызывает расслоение и сближение боковых пород;

- низкая скорость крепления кровли, способствующая образованию большого незакрепленного пространства в опасном месте у забоя;