Исследование работы механизированной крепи с выпуском угля на мощных наклонных пластах в подземных месторождениях Куангниня Вьетнама, оснащенной устройством исключающим ее скольжение

Добыча угля Вьетнама в настоящее время ведется на мощных пластах с большим углом падения. Поэтому эффективность и безопасность    работы    определяется    устойчивостью    работы механизированного комплекса и самой механизированной крепи в частности. Устойчивость крепи под горным давлением при передвижении зависит от ее конструкции и горно-геологических условий (мощность, угла падения пласта, состояния почвы и кровли пласта), также схемы работы крепи. [1, 2]. В данной статье показаны анализа работы механизированной крепи с выпуском угля на мощных наклонных пластах месторождения Куангнинь-Вьетнам и рекомендовано оснащённое устройство исключающих ее скольжение.

Рис. 1. Карта Вьетнама (слева) угольный бассейн Куангнинь (справа)

Улучшение технико-экономических показателей работы угольных предприятий во многом связано с разработкой и внедрением новейших технических и технологических решений на рис. 1. По данным института

ВНИМИ запасы угольного бассейна Куангнинь (Вьетнам) составляют около 220 миллиардов тонн. Это 30 подземных шахт, добывающих уголь хорошего качества, и залегающих на глубине от 50 м до 1200 м. По результатам оценки общие геологического запаса мощных пластов более 3,5м с углом падения до 35° примерно 43-51% от общего запаса месторождения Куангнинь на рис. 2.

50,00

45,00

40,00

35,00

30,00

25,00

20,00

10,00

5,00

0,00

Рис. 2. Распределение запасов по мощностью и углу падения пологих и наклонных угольных пластов (слева) также процентное соотношение между запасами и мощностью наклонных угольных пластов (права).

Запасы угля, в процентах %

C 2007 г. по настоящее время механизированная крепь с выпуском подкровельной толщины угля применяется разработки мощных пологих и наклонных угольных пластов в подземных шахтах Вангзань и Наммау бассейна Куангнинь. При отработке пласта 6 шахты Наммау бассейна Куангнинь СРВ нагрузка на очистной забой в круто-наклонных выработках меньше на 30%, чем в пологих. Главной причиной сдерживающей работу было скольжение крепи по отношению к транспортному штреку. Поэтому каждые 5 дней лава остановилась на 1 смену с целью передвижения крепи с транспортного штрека в лаву, к вентиляционному штреку. На рис. 3 показан пример забоя с механизированной крепью с выпуском угля на забойный конвейер на пласте номер 6 в шахте Наммау.

Схема определения сил на механизированную крепь в этом случае показана на рис.  4. В условиях мощных наклонных пластов механизированная крепь работает под горным давлением в кровле лавы. Горное давление воздействия на крепь разделяется на две составляющие (радиальную и тангенциальную) и изменяется с изменением угла падения. Когда угол падения возрастает, то тангенциальная сила воздействия на механизированную крепь увеличивается, а радиальная сила будет снижаться. Поэтому воздействие горного давления на систему уменьшается. В случае, когда увеличение внешней нагрузки поддерживающих систем механизированная крепь не стабилизирует, тогда это приводит к скольжению, опрокидыванию и уменьшению пространства между крепями. С увеличением угла падения, сила давления кровельных пород снижается, а увеличивается сила скольжения по лаве, что может привести к опрокидыванию крепи. [4, 5]

Рис. 3. Механизированная крепь VINAALTA-2.0/3.15 в шахте Наммау.

Рис. 4. Схема распределения усилий на механизированной крепи по углу падения пласта.

Компоненты сил на (рис. 4) состоят верхняя сила P 1 , нижняя сила P 2 , начальная поддерживающая сила q, компонент реакции R.

Когда момент равновесия, силы на кровле крепи действует на месте O (рис 4), уравнение равновесия момента получено по следующей формуле:

PPh+ P sin a ' h W b+ P cos a ' B / 2         (1)

b B /2 cos a-c sin a                             (2)

где:  oc’- угол между радиальной и кровельной силой

B - ширина основания механизированной крепи

С - высота из центра тяжести механизированной крепи до почвы

Формула (2) показывает, что устойчивость механизированной крепи снижается, при чем высота центра тяжести механизированной крепи увеличивается. При увеличении ширине основания механизированной крепи, устойчивость крепи также увеличивается. Поэтому чем больше ширина основания крепи и ниже высота центра тяжести крепи, тем ниже поддерживающая высота, и больше устойчивость крепи, механизированная крепь получена соответственно с углом падения и сильным давлением.

При большом угле падения породы в кровле лавы не двигается по нормальной стороне, а движется по кривой линии по стороне силы тяжести. Когда механизированная крепь работает на больших наклонных пластах, то опасность скольжения и опрокидывания крепи увеличит. Зависимость коэффициента безопасности исключающего опрокидывания крепи от угла падения на (рис. 5) [3]. В мощных наклонных пластах механизированная крепь работает под большим углом падения пласта. В этих случаях механизированная крепь не может себе обеспечить устойчивость, поэтому необходимо создать устройство дополнительной устойчивости.

Рис 5. Зависимость коэффициента безопасности исключающего опрокидывание крепи от угла падения.

По данным анализа с проектировано устройство исключающие скольжения механизированной крепи на мощных наклонных пластах как в состоянии статики и так движения. На рис. 6 показаны основные узлы устройства исключающего скольжение механизированной крепи.

Обычно, для ограждения установлены два гидродомкрата (3) и направляющий шток (2) установлены, и диаметр гидродомкрата 0 = 60 мм. Они соединяются с боковой плитой защиты (1) и регулируют выдвижение боковой плиты защиты в обе стороны ограждения секции крепи.

Для повышения устойчивости и опрокидывание на основании механизированной крепи установлены узлы устройства исключающего скольжение. Оно состоит из двух гидродомкратов (5), с направляющим штоком (6) и опорой дополнительной устойчивости (4). Вид и размер опоры дополнительной устойчивости определяются по конструкции и размерам основания механизированной крепи. Она соединяется с гидродомкратом и направляющим штоком для создания (Т) -образной конструкции на двух боках основания крепи (рис. 6).

Рис. 6. Схема основных узлов устройства исключающего скольжения механизированной крепи: 1- боковая плита защиты; 2, 6- Направляющий шток; 3, 5- Гидродомкрат; 4- Опора дополнительной устойчивости;

Использование двух опор дополнительной устойчивости по обоим бокам основания с узлом регулирующего опора является важной задачей. Это создает систему регулирующего нового типа исключающего скольжение для механизированной крепи.

При большом наклоне лавы, сила скольжения механизированной крепи определяется по формуле:

F G sin a- G cos a* f                                (3)

где:  G - вес механизированной крепи; G = 125 кН a - угол наклона пласта угля; ОС = 35

f - коэффициент трения между основанием и почвой; f = 0,35

F 125 sin35 125 cos35 0,35  35,85 кН

И сила исключающего скольжения механизированной крепи определяется по формуле:

2 Х7Г*d ²

F

Т ₄

P 2X 3,14 60²

32 181кН > F

где:  P - внутреннее давление гидродомкрата, P = 32 МПа = 32

N/мм2

d - диаметр гидродомкрата, мм. d = 60 мм.

При значении F t > F, механизированная крепь не двигается, в этом конкретном анализе F t = 5F то новое устройство исключающее скольжение обеспечивает устойчивость 5 секции одновременно.

Основанные принципы нового устройства исключающего скольжения:

В состоянии статической устойчивости: Движение угля в кровле, почве лавы и действия направляющей силы в сторону падения пласта приводит к изменению расстояния между двумя механизированными крепями, а также центр тяжести механизированной крепи легко изменяется. Для устойчивости механизированной крепи необходимо моменты сверху и снизу уравновесить. Для этого на базе расстояния между двумя механизированными крепями регулирующей боковой плиты защиты одной крепи прислоняется на верхнее перекрытие соседней механизированной крепи. В результате возведения моменты на сверху крепи не изменяется. При регулирующей опоре дополнительной устойчивости прислоняет на основание соседней механизированной крепь приводит момент снизу в крепи не изменяется. Тогда механизированная крепь работает на статическую устойчивость.

В состоянии подвижной устойчивости: В процессе очистной выемки угля, при передвижении механизированной крепи необходимо уменьшать высота крепи приводит к потери места исключающие наклон или опрокидывание. При движении боковой плита защиты и опора дополнительной устойчивости прислоняют к соседней механизированной крепи. Для того чтобы уменьшить силы трения во время механизированная крепь движется вперед, то гидродомкрат боковой плиты защиты и гидродомкрат опоры дополнительной устойчивости регулируют автоматическое закрытие и открытие трассы гидравлики в гидравлической системе приводит к колебательному состоянию, уменьшит силы трения, и устойчивости момента в процессе движения.

Рис. 7. Установка комплекса система исключающего скольжения и опрокидывания в лаве.

Выводы

В мощных наклонных пластах механизированная крепь работает под большим углом падения пласта до 35° и более, она очень легко движется. Кроме того, на больших наклонных пластах кровельная порода и почва могут двигаться приводить неустойчивостью поддерживающих систем лавы. Однако только использует устройства исключающего скольжение и опрокидывание в каждой один крепь, не может решить полную проблему. Необходимо соединить комплекс, которой имеет исключающий скольжение одновременно много секцией (рис. 7), где каждая механизированная крепь имеет связь с конвейером и друг с другом создания системы комплексов исключающих скольжения и опрокидывания. В этом случае будет решения проблема скольжения, опрокидывания и повышение устойчивости механизированной крепи в мощных наклонных