Механизированные комплексы для очистных работ: Учебное пособие, страница 6

В схемах "б" и особенно "в" кровли можно отнести к легкоуправляемым, так как происходит полное подбучивание основной кровли и исключаются динамические проявления горного давления. В этих условиях возможно применение крепей ограждающего типа, имеющих нормальную несущую способность.

По мере подвигания очистного комплекса основная кровля обрушается с определенной периодичностью, которая называется шагом обрушения основной кровли.

Величина шага обрушения находится в зависимости от ограниченного числа факторов – физико-механических свойств породы кровли, её мощности и др. (таблица 1.2).

Таблица 1.2 - Физико-механические свойства горных пород

Расчет величины шага обрушения выполняется аналитическими методами. В зависимости от класса кровли его величина может колебаться от 12 до 40¸60 м.

Аналитические методы расчета могут быть подразделены на группы, в основе которых лежат гипотезы свода, плит и балок, гипотеза ступенчатого опускания и некоторые другие (рисунок 2).

Детальное изучение вышеназванных методов и гипотез в данной работе не предусмотрено.

1.4 Выбор механизированных крепей

Для получения некоторого представления о процессах, происходящих при взаимодействии крепи и вмещающих пород предлагается рассмотреть две схемы (рисунок 3).

а) Для отработки пласта мощностью "m" принята крепь с недостаточной несущей способностью

При движении комплекса основная кровля уподобляется балке, защемленной с одной стороны где-то в забое. За счет упругих свойств балка до некоторого предела остается прочной. Реакция крепи не обеспечивает уравновешивание силы R (составляющей веса Р).

Крепь просаживается и точка приложения силы R перемещается в массив (над забоем или в забой в виде опорного давления).

При достижении критических значений []>происходит разрушение консоли над забоем, в результате чего образуются купола, происходит отжим угля вдоль забоя и наступает аварийная ситуация, и так при каждой вторичной осадке.

Рисунок 2 – Схемы к основным гипотезам горного давления:

а – гипотеза свода; б – гипотеза плит и балок; в – гипотеза радиальных сдвижений кровли; г – гипотеза предварительного растрескивания пород кровли; д – гипотеза "призм вращения"; е – гипотеза "шарнирных блоков"

-

Рисунок 3 – Схема взаимодействия секций с вмещающими породами:

а – недостаточная несущая способность; б – достаточная несущая способность

Придав конкретные значения величинам m, h, , используя методы механики, представляется возможным определить величину L, так называемый шаг вторичной осадки, который для шахт Кузбасса находится в пределах 15¸70 м в зависимости от конкретных условий в каждом случае.

Рассмотрев вышеизложенную схему, становится очевидным, что крепь с недостаточной несущей способностью не участвует в формировании безопасных условий и существует как бы "сама по себе". Производительность забоя резко падает (не успев вырасти). Возникает необходимость в демонтаже комплекса с целью его замены на более мощный. Но часто эта операция не удается и комплекс остается под землей. Так, например, на шахте "Капитальная" именно по вышеизложенным причинам в свое время оставлены три комплекса ОКП-70.

б) При тех же, совершенно идентичных горно-геологических условиях применена механизированная крепь поддерживающе-оградительного типа с достаточной несущей способностью.

В этом случае точка приложения силы R постоянно находится над секцией, по своей величине она не может превзойти величину сопротивления крепи (очень высокого).