- стойки постоянного сопротивления: при работе имеют вначале некоторую податливость, обусловленную сжатием рабочей жидкости, находящегося в ней воздуха и деформацией уплотнительных устройств, а затем сохраняют постоянное рабочее сопротивление.
Когда давление рабочей жидкости в полости стойки превышает давление настройки ее предохранительного клапана, последний срабатывает, в результате чего часть рабочей жидкости сливается, давление внутри рабочей полости стойки падает, выдвижная часть опускается.
Гидравлические стойки выполняют с внутренней гидросистемой (ГК) (насос встроен внутрь каждой гидравлической стойки, и рабочая жидкость, залитая в стойки перед вводом в работу, находится в них постоянно в течение всего периода эксплуатации) и с внешним питанием (ГВ) (насос находится вне стойки и требуется подвод жидкости под давлением от насоса по напорной магистрали при каждой установке гидростоек).
Контрольные вопросы
1. Какие способы искусственного поддержания массива вам известны?, Назначение, условия применения, классы систем разработки?
2. Какие напряжения и за счет чего возникают в магазинированной руде?
3. Поясните, к каким отрицательным последствиям может привести конвергенция бортов выработанного пространства? И что можно предпринять?
4. Какие требования предъявляются к крепи?
5. Какие виды крепи применяются в очистных забоях?
6. Как распределяется опорное давление при системах разработки с креплением
7. Приведите с графической интерпретацией основные технологические характеристики металлических стоек.
ЛЕКЦИЯ №7
План лекции
1. УСМ при системах с закладкой при разработке угольных месторождений:
1.1. Полная и частичная закладка выработанного пространства. Технология работ.
1.2. Виды закладки, требования к закладочным материалам, транспортирование в очистное пространство. Достоинства и недостатки, условия применения.
2. УСМ при системах с закладкой при разработке рудных месторождений.
2.1. Распределение опорного давления при камерных системах разработки с закладкой.
2.2. Расчет прочности твердеющей закладки при разработке пологопадающих месторождений.
2.3. Расчет прочности твердеющей закладки при разработке крутопадающих месторождений.
УПРАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЕМ МАССИВА ГОРНЫХ
ПОРОД ПРИ СИСТЕМАХ С ЗАКЛАДКОЙ
ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА
УСМ ПРИ СИСТЕМАХ С ЗАКЛАДКОЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Частичная закладка
Частичная закладка применяется крайне редко.
Условия применения: m < 1,5 (2 м); весьма трудно обрушающиеся породы h ≤ 0,15mR, где h - величина опускания кровли в призабойном пространстве; m – мощность пласта, м; R – ширина призабойного пространства, м.
Цель – удержание пород непосредственной и основной кровли от обрушения при помощи бутовых полос, возводимых по простиранию (или по падению) на пологих и наклонных пластах при выемке по простиранию (или по падению).
Пологие и наклонные пласты.
При принятой ширине бутового штрека (b = 2 – 4 м) высота подрывки (0,8 – 1,5 м)
hп = m∙lб /(b×kр),
где m - вынимаемая мощность пласта, м; lб - ширина бутовой полосы, м; kр = 2÷2,2 - коэффициент разрыхления породы при закладке.
Подрывка в бутовом штреке может быть нижней (почвы) или верхней (кровли). В шахтах, опасных по газу, следует подрывать почву.
Рис. Технология наращивания бутовой полосы
1 – бутовая полоса;
2 – бутовый штрек;
3. – ходовой шпур;
4. – оконтуривающая органка (для предохранения призабойного пространства от взрывных работ)
Выкладку бутовых полос производят вручную и располагают их ниже бутовых штреков, так как при этом легче закладывать породу.
Края породных полос (стенки) шириной не менее 1 м выкладывают из крупных кусков породы и расклинивают их. Пространство между стенками заполняют мелкими кусками породы. Запрещается оставлять в бутовой полосе не заполненные породой пустоты, так как это может привести к увеличению горного давления на крепь, прогибу и обрушению кровли. Сначала выкладывают нижнюю стенку, а затем часть боковой стенки (со стороны забоя лавы), которую наращивают по мере закладки бутовой полосы. При закладке породы металлическую призабойную крепь удаляют.
Трудоемкость управления кровлей частичной закладкой на 50 ÷ 70 % выше, чем при полном обрушении.
Полная закладка может применяться в любых условиях. Но так как она наиболее дорогая и трудоемкая, применяется в случаях, когда другие способы управления горным давлением не эффективны.
Полная закладка применяется при разработке пластов под застроенными территориями, ж/д, водными объектами, на мощных пластах, при углях, склонных к самовозгоранию, при трудноуправляемых породах, на пластах опасных по внезапным выбросам угля и газа.
Пример. Под застроенными площадями находится:
- на Украинском Донбассе > 2100 млн. т угля, в т.ч.
в пределах Донецка – 650 млн. т;
- в Кузнецком бассейне > 2000 млн.т;
- в Карагандинском бассейне – 580 млн. т.
Требования, предъявляемые к закладочному материалу:
- содержание горючих не > 20%, он недолжен выделять вредных газов в выработанное пространство;
- небольшая усадка (не > 15 – 20%);
- минимальная стоимость. Необходимо ориентироваться на местные материалы;
По способу доставки закладочного материала в выработанное пространство и возведению закладочного массива различают:
- ручную (при небольших объемах);
- самотечную;
- механическую (применяется редко, отсутствуют надежные средства закладки);
- пневматическую;
- гидравлическую.
Требования , связанные со способом закладки:
- при гидравлическом, пневматическом и механическом:
- минимальная абразивность для уменьшения износа металлических труб и резиновой ленты;
- при пневматическом и механическом:
- минимальное количество пылевых фракций;
- при гидравлическом:
- закладочный материал должен хорошо отдавать воду и не размокать а ней, содержание глинистых фракций не > 10%. Небольшое количество глины (до 10%) способствует повышению качества закладки (повышает плотность закладки и воздухонепроницаемость).
Размер кусков
| Закладка | Размер кусков, мм | |
| максимальный | оптимальный | |
| Пневматическая | 60 – 80 для предотвращения закупорки труб | < 50 |
| Гидравлическая | < 20 | |
| Самотечная | 200 - 250 для предотвращения повреждения крепи | < 100 |
| Механическая | < 50 | |
Самотечная закладка
Самотечная, под действием собственного веса, mпласта – любая; a > 40°.
Закладочный материал доставляется к лаве по вентиляционному горизонту в вагонетках или конвейерами.
Закладку производят полосами шириной 6 – 10 м.
Перед закладкой выработанное пространство от призабойного ограждают органкой и отшивкой из досок (обаполов).
Рис. Возведение закладочного массива при потолкоуступном забое (при наличии передвижного ограждения):
1 – призабойные стойки; 2 – якорное устройство; 3 – органка; 4 – ограждение; 5 – рештаки для угля
При применении в лаве механизированных комплексов на пластах тонких и средней мощности, ограждение изготавливают из металлической сетки, прикрепленной к элементам механизированной крепи.
Достоинства самотечной закладки:
- невысокие затраты (1м3 закладки – 1 руб. в старых ценах);
- небольшое количество применяемого оборудования;
- сравнительно нежесткие требования к закладочному массиву.
Недостатки:
- ограниченная область применения;
- большие усадки (10 – 20 ÷ 40%).
Пневматическая закладка
Закладочный материал в выработанное пространство доставляется по трубам с помощью сжатого воздуха.
2 технологические схемы:
1 – с расположением дробильно-сортировочной установки (ДСУ) и пневмозакладочной машины (ПЗМ) в подземных горных выработках;
2 – ДСУ – на поверхности; ПЗМ – в подземных горных выработках.
1 схема применяется в Донбассе, так как позволяет уменьшить выдачу породы на поверхность, выход которой достигает 40% объема добычи.
ДСУ → на откаточном горизонте в районе ОД, а ПЗМ → на вентиляционном горизонте. Дробленую породу от ДСУ доставляют колесным или конвейерным транспортом, а от ПЗМ до выработанного пространства – сжатым воздухом по трубам диаметром 150 – 250 мм. Скорость на выходе 30 – 40 м/с.
2 схема. Доставка закладочного материала по стволу – в скипах или по ребристому трубопроводу. Далее как в схеме 1.
Пример. Двухкамерная закладочная машина ДЗМ-2, производительность 60 – 120 м3/ч с дальностью транспортирования по трубам до 1500 м.
Рис. Пневматическая закладка выработанного пространства:
а - принципиальная схема пневмозакладочного комплекса: 1 – ДЗМ-2; 2 – закладочный трубопровод; 3 –труба для подачи воды; 4 – трубопровод сжатого воздуха; 5 – компрессор; б – возведение закладочной полосы: 1 – трубопровод; 2 – перегородка (из дерева, мешковины, или металлической сетки); 3 – монтируемый (из снятых труб) трубопровод (для новой полосы)
Для механизации закладочных работ применяют трубопроводы с боковым выносом закладочного материала.
При индивидуальной крепи трубопровод располагается на специальных салазках и передвигается гидродомкратами по мере подвигания очистного забоя. При применении механизированной крепи трубопровод и ограждающие резиновые щиты закрепляют к задним стойкам крепи и передвигают вместе с крепью. Шаг закладки равен шагу передвижки крепи.
Рис. Схемы возведения закладочного массива с помощью трубопровода
с боковым выносом закладочного материала:
а – при индивидуальной крепи; б – при механизированной крепи и различных способах крепления трубопровода: 1 - трубопровод; 2 – отклоняющие колена; 3 – домкрат передвижки;. 4 – салазки; 5 – ограждение; 6 – домкраты крепления трубопровода
Достоинства пневматической закладки:
- простота возведения закладочного массива;
- сравнительно высокая его плотность (усадка до 25%);
- возможность возведения закладочного массива почти под кровлю выработанного пространства;
- благоприятные условия для комплексной механизации и автоматизации работ;
Недостатки:
- значительное пылеобразование;
- большие капитальные затраты на оборудование;
- высокий расход сжатого воздуха (100 – 110 м3 на 1м3 закладочного материала)
- повышенные требования к закладочному материалу;
- быстрый износ трубопроводов.
Гидравлическая закладка
Получила наибольшее распространение.
Технологические процессы :
- образование закладочной пульпы в смесительных камерах;
- транспортирование закладочного материала по трубопроводам до выработанного пространства и его укладка;
- отвод воды до отстойников, ее осветление и откачка на поверхность.
Пульпопровод . Армированные износоустойчивые трубы диаметром 150 – 200 мм. Дальность транспортирования пульпы под естественным напором не превышает 8-кратной высоты пульпового става.
Требования к пульпе. Отношение твердой фазы к жидкой:
- при использовании дробленых коренных пород Т:Ж → до 1:6;
- при применении песка Т:Ж = 1:1 ÷ 1:1,5.
Ширина закладочной полосы (шаг закладки) 3 – 8 м.
Важным показателем является коэффициент фильтрации – количество воды (см3), проходящее через единицу площади массива (см3) в единицу времени (с).
Пример. Коэффициенты фильтрации:
- песок………………………………0,0068 ÷ 0,04
- аргиллиты…………………………0,14
- порода из отвалов…………………0,19
- крупные куски породы (~50мм)….15 ÷ 19
Закладочные работы включают:
- подготовка к закладке (возведение перемычек, устройство дренажных каналов);
- намыв закладочного массива.
Перемычки – из дерева, ткани, металлической сетки.
Технология
При отработке пологих пластов лавами по простиранию гидрозакладку можно проводить также, как и пневмозакладку, когда посредине полосы располагают пульпопровод, который по мере заполнения полосы закладочным материалом укорачивают и монтируют для следующей полосы.
При отработке пластов лавами по восстанию вдоль забоя прокладывают пульпопровод с боковыми отводами через каждые 10 м.
Для лучшего заполнения на пологих пластах пульпопровод в лаве подвешивается ближе к кровле, а забой лавы при отработке по восстанию располагают диагонально.
Рис. Схемы возведения закладочного массива при гидрозакладке:
а – при отработке по простиранию; б – при отработке по восстанию;
1 — комбайн; 2 —забойный конвейер; 3 — ограждение; 4 — конвейер подготовительной выработки; 5 — пульпопровод; 6 — закладочный массив
Достоинства гидрозакладки:
- высокая производительность (до 200 - 300 м3/ч закладочного материала);
- высокая степень механизации;
- малая трудоемкость работ;
- простота оборудования и ведения работ;
- высокая плотность закладочного массива (усадка 7 ÷ 15%).
Недостатки:
- подача в шахту большого количества воды;
- невозможность совмещения работ по выемке угля и закладке;
- необходимость дополнительной выработки для осветления воды и водоотливные установки для ее откачки.
Твердеющая закладка
- литая закладка;
- жесткая закладка.
Литая закладка – смесь инертных материалов с вяжущими добавками (цемент, гипс, ангидрит, молотые шлаки доменного производства ….). Готовая смесь на поверхности и по трубопроводам транспортируют в выработанное пространство.
Жесткая закладка – смесь инертного заполнителя, который в выработанное пространство укладывается с помощью пневмозакладочной машины и вяжущего вещества с водой, подаваемого в заложенный массив.
Дата: 2019-04-23, просмотров: 206.
