XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Крепь сопряжения предназначена для крепления боковых пород на сопряжении, т.е. это крайняя секция. Её конструкция зависит от формы поперечного сечения выработки, мощности пласта, проявления горного давления, а также от вида работ для которых она предназначена.

Под сопряжением горных выработок понимают область взаимного влияния двух и большего числа пересекающихся выработок, в которой происходит взаимное наложение зон бокового опорного давления и зон разгрузки в кровле. В результате наложения этих зон крепь испытывает, как правило, повышенное горное давление и приходится принимать меры по обеспечению прочности крепи (уменьшение шага крепи, повышение ее несущей способности и др.). Объем сопряжений горизонтальных и наклонных выработок на угольной шахте составляет всего 6-7 % общего объема горных работ. Однако сооружение их весьма сложно, трудоемко и занимает много времени. Это объясняется большими пролетами (до 10-12 м) и значительными обнажениями кровли, а также сложной конфигурацией и конструкцией крепи сопряжения. Но камерна и короткозабойная я крепь сопряжения может и не располагаться на сопряжении (у камеры нет такого сопряжения), но при этом иметь специальные функции, например, осуществлять разворот забоя, рисунок 1. И повернувшись на заданный угол она позволяет, разворачиваться и остальным секциям. Т.е. в данном случае секция имеет специальные поворотные устройства. Но секция на рисунке 1 имеет возможность не только разворачиваться но и подниматься или опускаться по «ступенькам» создаваемым комбайном

Рисунок 1

В камере применяется несколько секций крепи (в данном случае их 3, рисунок 2) и чтобы знать исследовать их конструкцию применяют пакет динамического программирования Adams

Рисунок 2

В них поворот секций производится проще, чем на рисунке 1. Это выполняется за счет двух домкратов передвижения расположенных по бокам секций и неравномерного выдвижения штоков, которые соединены с конвейером

Но для проектирования крепи сопряжения проанализируем их виды. Причем здесь опишем и постоянную крепь, которая не перемещается. В качестве постоянной крепи применяют монолит­ную бетонную или железобетонную, сборную железобетонную, каменную, металлическую и металлобетонную крепи. На шахтах крепь сопряжений возводят с плоским или сводчатым перекрытием. Из-за простоты конструкции и меньшего объема выемки породы крепи с плоским пере­крытием имеют преимущества по сравнению со сводчатыми, что обеспечивает меньшие сроки строительства сопряжений. Однако такие крепи обладают меньшей несущей способностью и при больших пролетах требуют увеличения толщины перекрытия, что приводит к увеличению стоимости сопряжения. Поэтому крепь с плоским перекрытием преимущественно применяют при трапециевидной или прямоугольной форме поперечного сечения сопрягающихся выработок и при ширине пролета сопряжений не более 4-5 м. При ширине пролета более 5 м и в слабых породах в сопряжениях рекомендуют использовать сводчатое перекрытие.

Основными видами крепи при плоском перекрытии являются: железобетонные стойки с металлическими верхняками и смешанная крепь — бетонные стены с перекрытием из металлических балок; при сводчатом перекрытии - металлическая крепь из спецпрофиля, монолитная бетонная и железобетонная, сборная железобетонная. При креплении сопряжения металлическими рамами или сборной железобетонной крепью выработку расширяют ступенями, что сокращает число типоразмеров сборных рам и упрощает проходку сопряжения.

Сопряжения горных выработок можно разделить на три группы, которые отличаются по условиям заложения и особенностям технологических операций.

К первой группе относят сопряжения, расположенные в пределах око­лоствольного двора, выработки которого, как правило, залегают в крепких устойчивых породах. Срок службы сопряжений равен сроку службы шахты, блока.

Ко второй группе относят сопряжения, расположенные на протяжен­ных горизонтальных выработках, охраняемых угольными целиками ши­риной 50-70 м. Срок их службы колеблется в пределах от срока службы шахты до срока службы крыла, панели.

К третьей группе относят сопряжения, расположенные на наклонных выработках, охрана которых осуществляется угольными целиками шири­ной 10-70 м. Для сопряжений этой группы характерно многообразие ти­пов и материалов крепи. Срок их службы колеблется от срока службы участка до срока службы бремсбергового или уклонного полей.

При выборе вида сопряжений необходимо учитывать тип транспорта и радиусы закруглений, а также основные параметры сопряжений: расчетный пролет, угол между выработками; площадь обнажения и длину участков сопрягающихся выработок, испытывающих взаимное влияние.

В зависимости от назначения и транспортной оснащенности выработок выбирают характер примыкания выработок по криволинейной траектории с радиусом закругления пути при электровозной от­катке 8, 12, 20 м и более или по прямолинейной траектории при конвейерном транспорте.

Для бурения шпуров, погрузки горной массы, возведения временной и постоянной крепи при строительстве сопряжений используют то же оборудование, с помощью которого осуществляли проведение сопрягающихся выработок.

Технологическую схему проведения и последовательность выполнения работ определяют с учетом форм и размеров поперечного сечения сопряжения, устойчивости окружающих пород и направления движения по отношению к основной выработке сопряжения. В практике нашли применение в основном две схемы сооружения сопряжений:

– полным сечением;

– сечением одной из примыкающих выра­боток с последующим расширением до проектных размеров.

При рассечке в устойчивых породах последний опорный венец крепи ствола должен находиться на высоте не менее 6...8 м от сопряжения (рис. 92, г). Участок ствола от этого венца до забоя поддерживают временной крепью. Последний опорный венец над сопряжением имеет опорные пальцы не по короткой, а по длинной стороне. Сопряжения проходят слоями высотой по 1,5...2,0 м с постепенным расширением. В процессе проходки сопряжения применяют временную крепь, постепенно заменяя ее на постоянную.

Рисунок 4

Мероприятия, обеспечивающие безопасность работ по посадке кровли, должны быть предусмотрены паспортом.

Передвижку секций механизированной крепи на пластах с углом падения более 35о допускается производить в направлении снизу-вверх. При угле падения пласта более 15о производить выбивку крепи при посадке кровли в лаве разрешается в направлении снизу-вверх. Запрещается ведение других работ ниже места передвижки посадочной крепи при посадке кровли на наклонных, крутонаклонных и крутых пластах.

Удаление деревянной крепи при посадке кровли в лавах должно производиться механизированным или взрывным способом.

Посадка кровли в лавах с индивидуальной крепью должна производиться под непосредственным руководством инженерно-технического работника по должности не ниже помощника начальника участка.

Рабочие, занятые на посадке кровли, должны находиться в закрепленных местах. В органной крепи должны оставляться окна шириной не менее 0,7 м и на расстоянии не более 5 м одно от другого.

В лавах, закрепленных деревянной крепью, на пластах с углом падения не более 15о, одновременно с посадкой кровли допускается производство других работ (кроме взрывных работ и работы механизмов, создающих шум) при условии нахождения людей на расстоянии не менее 30 м от участка, намеченного к посадке. При посадке кровли не одновременно по всей длине лавы, а отдельными участками, число их должно быть минимальным. Выбивка крепи и посадка должны производиться последовательно в одном направлении. Порядок посадки кровли отдельными участками или по всей лаве и меры по безопасному ведению работ определяются в каждом отдельном случае паспортом выемочного участка.

При применении индивидуальной металлической призабойной и режущей крепи на пластах с углом падения до 250 одновременно с посадкой допускается производство других работ в лаве на расстоянии от места посадки, определяемом паспортом.

Рисунок 5

Механизированная крепь сопряжения состоит из двух секций внутренней (передней) и внешней (задней), каждая из которых представляет собой рамную конструкцию, опирающуюся на четыре гидростойки.

Внутренняя (передняя) cекция (рис.5) включает в себя верхняк 1, соединенный жестко с траверсами 2, к которым цилиндрическими шарнирами 3 подсоединены гидростойки 4 с опорами 5. Опоры 5 соединены с гидростойками 4 цилиндрическими шарнирами 6.

Внешняя (задняя) секция включает в себя верхняки 7, соединенные жестко с траверсами 8. К траверсам 8 подсоединены цилиндрическими шарнирами 9 гидростойки 10 с опорами 11. Опоры 11 соединены с гидростойками 10 цилиндрическими шарнирами 12. К траверсам 2 и 8 и к нижним опорам 5 и 11 гидростоек обеих секций цилиндрическими шарнирами 3, 6, 9 и 12 прикреплены звено 13 и звено 14, соединенные между собой шарниром 15.

Звенья 13 и 14 посредством гидроцилиндров 16 соединены с поперечинами 2 внутренней (передней) и поперечиной 8 внешней (задней) секций механизированной крепи сопряжения.

Внутренняя (передняя) и внешняя (задняя) секции связаны между собой двумя гидродомкратами 17, обеспечивающими их взаимную передвижку.

Механизированная крепь сопряжения работает следующим образом. В рабочем (исходном) положении внутренняя (передняя) и внешняя (задняя) секции расперты гидростойками 4 и 10 между кровлей и почвой штрека. Гидроцилиндры 16 заперты гидрозамками.

Выводы

Мы рассмотрели виды крепи сопряжения, что позволит нам спроектировать передвижную крепь сопряжения для короткозабойной выемки, но при этом мы установили, что важным ее свойством является возможность поворачиваться при движении и направлять остальные секции, повороты же секции позволят отрабатывать пласты, где имеются нарушения так как секции будут их обходить. При этом важным элементом проектирования является выполнение динамического программирования в пакете Adams

Код для цитирования: Скопировать