Исследование влияния угла падения пласта на процесс выпуска угля при отработке мощных наклонных пластов
Автор: Нго Куок Чунг
Журнал: Горные науки и технологии @gornye-nauki-tekhnologii
Статья в выпуске: 10, 2013 года.
Бесплатный доступ
Исследование влияния угла падения пласта на процесс выпуска угля при отработке мощных пластов с применением механизированной крепи с выпуском угля из подкровельной толщи открывают эффективные возможности использования технологии с различными схемами подземной разработки мощных угольных пластов. Такие решения обеспечивают выбор рационального шага передвижки крепи, повышение производительности, снижение потерь угля и объема проведения подготовительных выработок, расходов на оборудование очистных забоев и снижения себестоимости добываемого угля.
Механизированная крепь с выпуском угля, выпуск угля, мощный наклонный пласт, падение, восстание, простирание
Короткий адрес: https://sciup.org/140215602
IDR: 140215602
Текст научной статьи Исследование влияния угла падения пласта на процесс выпуска угля при отработке мощных наклонных пластов
Условия работы механизированных крепей с выпуском угля из подкровельной толщи при наклонных пластах значительно усложняются по сравнению с пологопадающими пластами, так как в этом случае может влиять составляющая процесса выпуска угля подкровельной толщи. При этом особое значение приобретают вопросы изменения площади зоны потока угля через выпускное окно механизированной крепи при эксплуатации в различных схемах забоя с углом наклона пласта до 35о.
Основные схемы работы крепи на пологих и наклонных пластах, характеризующиеся движением крепи соответственно по падению, по восстанию и по простиранию [1].
По первой схеме работают для отработки наклонных пластов по падению (рис. 1а). Наблюдение и специальные исследования показывают, что при большом угле падения могут влиять площади зоны потока угля, вес крепи, а также режим работы комбайна.
а) По падению
Рис. 1. Схемы работы для отработки наклонных пластов по падению и восстанию.
б) По восстанию
Крепи, работающие по второй схеме (рис. 1б), также представляют значительный интерес, так как очистные работы по восстанию могут хорошо сочетаться с гидрозакладкой. В практике такие схемы нашли ограниченное применение при большой мощности пласта и значительном угле падения, забой оказывается неустойчивым и поэтому к крепи предъявляются дополнительные требования по обеспечению безопасности работ в забое.
Рис. 2. Схема расчета зависимости площади зоны потока угля от угла наклонных пластов по падению.
Рис. 3. Схема расчета зависимости площади зоны потока угля от угла наклонных пластов по восстанию.
На основании анализа технологий и средств механизации выемки мощных пологих и наклонных пластов показал, что значение угла устойчивого наклона забоя угольного пласта по падению не более 12о и по восстанию не более 10о. Кроме того, технические параметры механизированного комплекса позволяют применять по падению до ±20о и по простиранию до ±35о.
Рассмотрим схему формирования площади зоны потока угля через выпускное окно на крепи по падению и восстанию (рис. 2, 3), формулы F N 1 ( B + L 1 )
следующие: 2 , м2 (1)
где N 1 – ширина зоны потока угля, м: N 1 L (cos р^ sin р- tg /) (2)
L B 2 N 1 sin ± tg Y
L B 2
L 1 – длина зоны потока угля, м: cos 6
В – ширина выпускного окна, м. В = 0,75 м
L – длина выпускного окна, м. L = 1,9 м
β – угол между плоскости площади зоны потока и ограждения по восстанию: β = 9 - α;
по падению: β = 9+ α о - угол ограждения крепи в зависимости от высоты крепи H, H=2,4÷3,1м соответствие 9 = 45 ° ÷53 ° . При высоте крепи Н = 2,6 м, 9 = 50°
α – угол наклона пласта по падению до 20о и по восстанию до 10о
Y – угол наклона породы до выпуска угля и после выпуска с забойной стороны составлял 80÷85 ° , соответствие Y = 10° ÷5 ° .
Полученные данные приведены в табл. 1, по которым построена зависимость изменении площади зоны потока F и ширины зоны потока угля от угла падения пласта α (рис. 4).
Таблица 1.
по восстанию (град.)
N, м по падению (град.)
F, м2
Рис. 4. Зависимость площади зоны потока и ширины зоны потока угля от угла падения пласта по падению и по восстанию
|
B (м) |
L (м) |
ос (град.) |
Y (град.) |
0 (град.) |
P (град.) |
N 1 (м) |
L 1 (м) |
F (м2) |
|
0,75 |
2 |
-20 |
5 |
50 |
30 |
1,819 |
1,129 |
1,709 |
|
0,75 |
2 |
-15 |
5 |
50 |
35 |
1,738 |
1,112 |
1,619 |
|
0,75 |
2 |
-10 |
5 |
50 |
40 |
1,644 |
1,092 |
1,515 |
|
0,75 |
2 |
-5 |
5 |
50 |
45 |
1,537 |
1,070 |
1,400 |
|
0,75 |
2 |
0 |
5 |
50 |
50 |
1,419 |
1,046 |
1,274 |
|
0,75 |
2 |
5 |
5 |
50 |
55 |
1,290 |
1,019 |
1,141 |
|
0,75 |
2 |
10 |
5 |
50 |
60 |
1,151 |
0,990 |
1,001 |
Анализ зависимости отображенной на рис. 4 показывает, что при отработке наклонных пластов по падению приводит к росту величины площади зоны потока и уменьшение площади зоны потока по восстанию.
Механизированные крепи с выпуском угля широко применяются во Вьетнаме и мире для отработки мощных пологих и наклонных угольных пластов по простиранию (рис. 5).
|
j Лодеромяьхы _ ?: ■ . ] -MtitoH* |
iA 7ЧЛЩН утя Mfl^ihtih tftintj у 1 = иетндй гамБайн |
|
йсМз№Г / |
|
построена зависимость изменении площади зоны потока F и ширины зоны потока угля N от угла падения пласта α (рис. 7).
Таблица 2.
|
B (м) |
L (м) |
a (град.) |
Y (град.) |
0 (град.) |
N 1 (м) |
L 1 (м) |
L 2 (м) |
F (м2) |
|
|
0,75 |
2 |
-25 |
5 |
50 |
1,419 |
0,975 |
0,679 |
1,175 |
|
|
0,75 |
2 |
-20 |
5 |
50 |
1,419 |
1,000 |
0,704 |
1,210 |
|
|
0,75 |
2 |
-15 |
5 |
50 |
1,419 |
1,020 |
0,724 |
1,238 |
|
|
0,75 |
2 |
-10 |
5 |
50 |
1,419 |
1,034 |
0,738 |
1,258 |
|
|
0,75 |
2 |
-5 |
5 |
50 |
1,419 |
1,043 |
0,747 |
1,270 |
|
|
0,75 |
2 |
0 |
5 |
50 |
1,419 |
1,046 |
0,75 |
1,274 |
|
|
0,75 |
2 |
5 |
5 |
50 |
1,419 |
1,043 |
0,747 |
1,270 |
|
|
0,75 |
2 |
10 |
5 |
50 |
1,419 |
1,034 |
0,738 |
1,258 |
|
|
0,75 |
2 |
15 |
5 |
50 |
1,419 |
1,020 |
0,724 |
1,238 |
|
|
0,75 |
2 |
20 |
5 |
50 |
1,419 |
1,000 |
0,704 |
1,210 |
|
|
0,75 |
2 |
25 |
5 |
50 |
1,419 |
0,975 |
0,679 |
1,175 |
|
|
N (м), 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 |
F (м2) |
||||||||
|
0 -30 -20 -10 0 10 20 “ (грЗЮд*) по простиранию (град.) |
|||||||||
F, м2 N, м
Рис. 7. Зависимость площади зоны потока и ширины зоны потока угля от угла падения пласта по простиранию.
Из анализа (рис. 7) следует, что при разработке наклонных мощных пластов по простиранию, чем больше угол наклона, тем меньше величина площади зоны потока угля.
Комбинированные схемы работы для отработки наклонных пластов по падению и простиранию приводят к увеличению величины площади зоны потока угля. Технологическая схема отработки мощного наклонного угольного пласта с диагональным положением очистного забоя показана на рис. 8.
Рис. 8. Схема работы для отработки наклонных пластов по диагональному положению очистного забоя.
Определим зависимость площади зоны потока угля, проходящего через выпускное окно, от угла наклона пласта по диагональному
N1(L1
положению очистного забоя по следующим формулам: 2(8)
где L1 - ширина зоны потока угля, м: N1 _ L * cos® + sin Р * tg7(9)
-
в - угол между плоскости площади зоны потока и ограждения:в = 6+ § 5 - угол наклона забоя угольного пласта: sin ^ = sin « • sin <у
В передовом определении угла устойчивого наклона забоя угольного пласта 8 по падению не более 20о и по восстанию не более 10о.
-
L2 - длина зоны потока угля вверху, м: L2 =B"cosa(11)
а' - угол наклона угольного пласта вдоль очистного забоя sin cz'=sin cz-cosco го - угол диагонального положения линии очистного забоя
-
L1 - длина зоны потока угля внизу, м: L1 —В + 2' N1"tg^"tg^(13)
Расчет площади потока угля с углом диагонального положения линии очистного забоя со = 35о, обеспечивает угол наклона устойчивости забоя угольного пласта не боле 12о, построена зависимость площади зоны потока F и ширины зоны потока угля N от угла наклона пласта а (рис. 9).
Таблица 3.
|
B (м) |
L (м) |
a (град.) |
’ (град.) |
5 (град.) |
ω (град.) |
Y (град.) |
0 (град.) |
3 (град.) |
N 1 (м) |
L 1 (м) |
L 2 (м) |
F (м2) |
|
0,75 |
2 |
-35 |
-28,02 |
-19,20 |
35 |
5 |
50 |
30,79 |
1,807 |
1,126 |
0,662 |
1,616 |
|
0,75 |
2 |
-30 |
-24,17 |
-16,66 |
35 |
5 |
50 |
33,33 |
1,767 |
1,118 |
0,684 |
1,592 |
|
0,75 |
2 |
-25 |
-20,25 |
-14,02 |
35 |
5 |
50 |
35,97 |
1,721 |
1,108 |
0,703 |
1,560 |
|
0,75 |
2 |
-20 |
-16,27 |
-11,31 |
35 |
5 |
50 |
38,68 |
1,670 |
1,098 |
0,719 |
1,518 |
|
0,75 |
2 |
-15 |
-12,24 |
-8,537 |
35 |
5 |
50 |
41,46 |
1,614 |
1,086 |
0,732 |
1,469 |
|
0,75 |
2 |
-10 |
-8,177 |
-5,716 |
35 |
5 |
50 |
44,28 |
1,553 |
1,074 |
0,742 |
1,411 |
|
0,75 |
2 |
-5 |
-4,094 |
-2,865 |
35 |
5 |
50 |
47,13 |
1,488 |
1,060 |
0,748 |
1,346 |
|
0,75 |
2 |
0 |
0 |
0 |
35 |
5 |
50 |
50 |
1,419 |
1,046 |
0,75 |
1,274 |
|
0,75 |
2 |
5 |
4,094 |
2,865 |
35 |
5 |
50 |
52,86 |
1,346 |
1,030 |
0,748 |
1,198 |
|
0,75 |
2 |
10 |
8,177 |
5,716 |
35 |
5 |
50 |
55,71 |
1,271 |
1,015 |
0,742 |
1,117 |
|
0,75 |
2 |
15 |
12,24 |
8,537 |
35 |
5 |
50 |
58,53 |
1,193 |
0,998 |
0,732 |
1,033 |
Рис. 9. Зависимость площади зоны потока угля от угла падения пласта α по диагональному положению.
Приведенные результаты на рис. 9 показывают, что при отработке мощных наклонных угольных пластов по диагональному положению приводит к росту величины площади зоны потока и производительности выпуска угля, обеспечивающих эксплуатация в различных схемах забоя и горно-геологических условиях. Применение технологической схемы отработки мощного наклонного угольного пласта с диагональным положением очистного забоя обеспечивает повышение эффективности и уровня технологичности производства, безопасности и полноты извлечения запасов полезного ископаемого. Однако в мощных наклонных пластах механизированная крепь работает под большим углом падения пласта, что вызывает ее скольжение к нижнему по падению лавы пласту. Угол падения пласта определяет необходимость применения специальных устройств, обеспечивающих удержание от сползания под действием веса как собственно крепи, так и всего оборудования комплекса в лаве [3]. При разработке наклонных пластов (угол падения 20÷35° ) механизированная крепь должна иметь специальные конструктивные решения для удержания от сползания секций и забойный конвейер.
Определение зависимости изменения площади зоны потока угля через выпускное окно от угла наклона пласта и площади выпускного окна позволит определить ширину зоны потока угля в диапазоне 1,1÷2м, т.е. равной 1÷3 шагам передвижки секции крепи при эксплуатации в различных технологических схемах:
-
- по падению и восстанию: площадь потока угля от 1,0м2 до 1,7м2 и длина зоны потока угля от 1,15м до 1,82м;
-
- по простиранию: площадь потока угля от 1,0м2 до 1,17м2 и длина зоны потока угля 1,42м;
-
- по диагональному положению: площадь потока угля от 1,0м2 до 1,61м2 и длина зоны потока угля от 0,9м до 1,8м.
механизированная крепь с выпуском угля, выпуск угля, мощный наклонный пласт, падение, восстание, простирание top-caving hydraulic support, falling coal, thickness inclined seams, oriental seam
Список литературы Исследование влияния угла падения пласта на процесс выпуска угля при отработке мощных наклонных пластов
- Коршунов А.Н., Глазов Д.Д. К вопросу о выборе схемы работы механизированных крепей на наклонных пластах./Сб. Научных трудов КуаПИ. -Кемерово, 1967. -№ 10. -С. 168.
- Нгуенг Ань Туан, Peter Cicmanec Расчет разработки пласта 6B шахта Тхонг Ньат в кооперации Ханойского института горных наук и технологий и компания НВР -Slovakia, 2012. -С. 52.
- Солод В.И., Зайков В.И., Первов К. -М. Горные машины и автоматизированные комплексы, 1981. -С. 249.
