МЕТОДИЧЕСКИЕ

РЕКОМЕНДАЦИИ

по выбору рациональных сечений выемочных выработок для комплексно-механизированных очистных забоев

Прокопьевск 1987

Министерство угольной промышленности СССР Всесоюзное ордена Ленина промышленное объединение "Кузбисеуголь" Всесоюзный ордена "Знак Почета" научно-исследовательский и проектно-конструкторский угольный институт (ЦуэНИУИ)

СОГЛАСОВАНО

Начальник Управления Кузнецкого округа Госгортехнадзора СССР

А.В.Сурков 1987 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЫБОРУ РАЦИОНАЛЬНЫХ СЕЧЕНИЙ ВЫЕМОЧНЫХ ВЫРАБОТОК ДЛЯ КОМПЛЕКСНО-МЕХАНИЗИРОВАННЫХ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ

Прокопьевск 1967

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ (ЩЦАЕУОГО ОБМЕНИЯ ШЩАЩИХ ПОРОЛ 3 ВЫЕМОЧНЫХ ВЫРАБОТКАХ

В выемочных выработках с момента их проведения происходит постоянное сближение вмещающих пород, интенсивность которого в основном зависит от устойчивости кровли, крепости почвы и применяемых способов охраны. За счет сближения вмещающих пород высота и ширина выемочных выработок уменьшаются, что необходимо учитывать при выборе их рациональной площади сечения.

Цри глубине ведения горных работ более 400 м определение сближений вмещающих пород в выемочных выработках производить в соответствии с "Указаниями по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР" (Л., ВШЫИ, 1986), менее 400 м - по данным рекомендациям, так как многие показатели смещений кровли при глубине до 400 м в "Указаниях...* не приводятся.

На шахтах фзбасса при глубине разработки до 400 м сближения хэовли и почвы в выемочных выработках пологих и к&клонных пластов, находящихся в массиве, составляют 20, 30 и 40 мм в год, а в зоне временного опорного давления впереди очистного забоя они увеличиваются на 70, 100 и 130 мм в зависимости от прочности и устойчивости вмещающих пород (табл. 3.1).

Б присечных выработках, пройденных с разрывом во времени и пространстве параметрами_fрекомендуемыми "Указаниями...", сближения вмещающих пород составляют 200 мм при неустойчивой кровле к 120 мм - при устойчивой. На пластах с пучащей почвой сближения вмещающих пород увеличиваются в 2 раза.

В выемочных выработках, в которых отсутствует бортовая крепь, сближение жх бортов при определении ширины выработки не учитывается из-за отжима угля. Сближен** бортов выработок, закрепленных рамной крепью, равны 40% сближений кровли и почвы их.

Облвженж вмещающих пород в предварительно пройденных и сохраняемых для повторного использования выемочных выработках (рис. 3.1) равно

Uo- t_ru,+ U_i*U₃^t_!,U₄*Us,    (3.1)

. 12 -

где    Ц~с    -    общее    сближение    пород кровли и почвы выемочной

выработки за весь период ее эксплуатации, мм;

Zf. L? - срок службы выемочной выработки, равный тт? , где 71 - количество месяцев службы выработки в соответствующей зоне проявлений горного давления;

'12.    - сближение почвы и кровли выработки в год, нахо

дящейся в массиве вне зоны влияния очистных работ, мм;

Иг, - сближение почвы и кровли выработки в зоне временного опорного давления, находящейся впереди очистного забоя, м;

U$ - сближение почвы и кровли в сохраняемой для повторного использования выработке в зоне временного опорного давления, находящейся позади очирного забоя, мм;

Ux, ~ сближение почвы и кровли в зоне постоянного опорного давления в течение года в выработках, сохраняемых для повторного использования или пройденных вприсечку, мм;

12g- сближение почвы и кровли в зоне временного опорного давления, находящейся впереди очистного забоя, в выработках, пройденных вприсечку или сохраненных для повторного использования, мм.

Величины сближения пород кровли и почвы в различных зонах проявлений горного давления, установленных з результате обобщения работ itysHHYH, призедены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Индекс сближения вмещающих пород Сближение, мм, вмещающих пород неустойчивых слабых средней устойчивости и крепости устойчивых и крепких Ui 40 30 20 щ 130 100 70 LU 50 40 20 и*- 200 160 120

Сближение (    ) пород кровли ж почвы в зоне временного опор

ного давления позади очистного забоя определяется по формуле

- 13 -

zr_s- aк» (o*o*~ +о.2гя~о,огя*},

где    <Z    -    коэффициент,    учитывающий    тип кровли: для неустойчи

вых Л *1; средней устойчивости (2 *0,7; устойчивых CL *0,4;

К* - коэффициент, учитывавший влияние сопротивления крепи усиления (?>,    /, _n 2Х ;

⁷ 200т0,5Р

- коэффициент, учитывающий место проведения заработки: для пройденных впереди лавы »1, для -формируемых э лаве ^*67;

Щ - вынимаемая мощность пласта, м;

Ц - расстояние от угольного массива до точки замера по ширине выработки, м.

Сближение пород почвы и кровли в сохраняемой выемочной выработке увеличивается а соответствии с увеличением ее ширины. Такая закономерность сближения пород почаы и кровли указывает на целесообразность проведения конвейерных штреков, сохраняемых для повторного использования, с уменьшенной высотой около угольного массива и увеличенной - со стороны выработанного пространства по отношению к средней части выработки. Это требование выполняется при расположении прямолинейного верхняка крепи конвейерного штрека параллельно напластованию пород, а почвы выработки-горкзонтально. При такой форме для определения запаса высоты выемочной выработки рекомендуется принимать среднее значение IL_S

nt = 0.5(Uj * u!‘_}),    (3.3)

где lIj ⁴⁰ сближение пород кровлж и почвы у стойки рамной крепи, расположенной около угольного массива, м;

11$ - сближение пород кровли и почвы у стойки рамюй крепя, расположенной со стороны выработанного пространства, м.

Примеры о предел emu сближения внпщвищит пород э выемочных выработках

I. Пологий пласт мощность* 2 м с неустойчивой кровлей ж креп-

- 14 -

подготовки яави конвейерный штрек проходится в массиве, а вентиляционный - вприсочку в течение 10 мес. Лаву планируется отрабатывать за 12 мес. Общее время службы штреков с учетом монтажно-демонтажных работ 24 мес. Ожидаемое сближение определяем по формуле (3.1) и данным табл. 3.1 .

Сближение пород кровли и почвы в конвейерном штреке

U‘=t₁U,*U_i^(.Tj^JlO*150)4n = Z Юн*

Сближение пород кровли и почвы в вентиляционном штреке

ui = tgUj, * и,- - (%г ■ 5012.00) мм =300мм.

Ожидаемое сближение бортов конвейерного штрека 84 мм, вентиляционного - 140 им.

2. Пласт мощностью 2 м с углом падения 5° с кровлей средней устойчивости и крепкой почвой отрабатывается длинными столбами по простиранию с повторным использованием конвейерных штреков в качестве вентиляционных. Конвейерный штрек проходится в течение 6 мес. Зерх-няки крепи располагаются параллельно напластованию. Время проведения монтажной камеры и монтажа оборудования в ней равно 2 мес.Каждую лаву планируется отработать за 12 мес. Отсюда максимальный .рек службы конвейерного штрека до сопряжения с лавой равен 22 мес а вентиляционного (сохраненного для повторного использования конвейерного) - 34 мес. В зоне временного опорного давления позади лавы в сохраняемом штреке устанавливается крепь усиления с сопротивлением

Р=200 кН/м. Следовательно, к, ----=0,67.

' 200+0,5x200

По формуле (3.1) и данным табл. 3.1 определяем ожидаемые сближения вмещающих пород в конвейерном и вентиляционном штреках.

Сближение в конвейерном штреке от начала проведения его до сопряжения с первой лавой

//* ~ l, U, ' и_г =(тт ^{30 r wo})‘^m = KSMH.

Сближение бортов конвейерного штрека, находящегося в массиве и закрепленного анкерной крепью, не учитывается.

Сближение кровли и почвы в вентиляционном штреке от сопряжения с первой лавой до погашения ее второй равно

v.i - Hi' t_zu.>l!_s.

Анкерная крепь сохраняемого для повторного использовали.- г зейерного штрека на сопряжении с лавой усиливается крепьв лж*-с длиной верхняка 3 м, стойки которой устанавливается на расст* нии 0,3 и 3,3 м от угольного массива. Используя эти данные, формуле (3.3) определяем среднее значение Их

~    IL$)= 0.5'(0*061+ 0,25ч) м ~0,/5? м - 'о ⁷

Значение величин Uj, и И$ принимаем по данным табл. 3.1. Отвода

По — i'Sr ^r    • 40 *• 160)мм =59? м*.

Сближение бортов вентиляционного штрека равно 0,4х    =159    мм.

Сбдее сближение пород кровли и почвы этой выработки за весь срок службы в качестве конвейерного и вентиляционного штреков от начала проведения до погашения равно 155+397-552 мм, а сближение бортов - 159 мм. Следовательно, в проходке конвейерный штрек должен иметь запас по высоте не менее 552 мм и по ширине 159 мм относительно его параметров на сопряжении со второй лавой, которой он погашается.

4. ОПгеДЕЛЕДОЕ ПАРАМЕТРОВ ВОДОЧКА ВЫРАБОТКИ ПО УСЛОВИЯМ БЕЗНИШЕВОЙ ВОДКИ УГЛЯ В ЛАВЕ И УСТАНОВЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА СОПРЯЖЕНИЯХ

Для беэнишевой выемки угля в НИЗ ширина выемочных выработок должна позволять выносить приводные я хвостовые головки забойных конвейеров на величину ( li и £_г ), равную расстоянию между крайней точкой головки забойного конвейера, расположенной в выработке, и передним шнеком выемочного комбайна во время выемки им угля по борту отрока при крайнем положения передней опоры комбайна на забойном конвейере (ряс. 4.1).

3 зависимости от типов выемочных комбайнов и забойных конвейеров это расстояние изменяется от 0,9 до 4,53 и. Необходимая величина выноса хвостовых головок забойных конвейеров на вентиляционный штрек дана с учетом оборудования як приводом (табл. 4.1).

Дкя уменьшения зелнчж £ я рекомендуется применять укороченные переходные рештежи забойного конвейера шла специальные направляющие дкя опор выемочного комбата, позволявшие приблизить arc к вкимочтм выработкам.

УДК 622.063(622.232.8+622.28)

Методические рекомендации по выбору рациональных сечений выемочных выработок для комплексно-механизированных очистных забоев. - Прокопьевск, 1987. - 37 с.

Рекомендации разработаны на основе обобщения опыта применения и результатов научных исследований схем подготовки и отработки очистных забоев на пологих и наклонных пластах с различными сечениями выемочных выработок и действующих нормативных документов. Предназначена для инженерно-технических работников шахт и производственных объединений Кузбаоса для црактического использования при разработке проектов подготовки и отработки комплексно-механизированных очистных забоев на пологих и наклонных пластах.

СоствителиДрсено» Н.С., Середенко II.И. (отв. исполнитель), Литвинов Ю.А., Егоров А.П., Ларичкин П.М., Ыоск&люк Г.Н. (ЦуэНИУИ), Абрамов В.М., Егошкн В.В., Калинин С.И., Лермонтов D.C. (В£Ю "Куз-бассуголъ"), Шахматов В.Я., Быков В.А., Ремезов А.В. (п/о "Ленинск-уголь"), Дурнин К.М., Хадимов А.И. (n/о "Гккуэбассуголь"), Баранов В.А., Рябов Н.И. (ц/о "Северокуэбассуголь"), Лебедев М.Ф. (п/о Тицроуголь"), Лебедев А.В. (п/о "Киселевскуголь") Дудзиш В.С. (Кузнецкий округ Госгортехнадзора СССР).

© Всеошаны* яаучно-мссладователь-спй ж гфоегто-конструкторский угольны* ютнтут (КузНИУИ), 1987г.

СОДЕРЖАНИЙ

Стр.

1.    Оощие требования.................... 5

2.    Определение параметров выемочной ьыработки по условиям

проветривания К*43................... 6

Определение ожидаемого сближения вмещающих пород в выемочных выработках.................. Ю

4. Определение параметров выемочной выработки по условиям бсэнишевой выемки угли в лаве и установленного оборудования на сопряжениях.................. 15

Ь. Олредепение параметров выемочной выработки по условиям

транспорта крупногабаритных деталей,    машин    и механизмов 20

6.    Определение параметров выемочной выработки при ее проведении по условиям размещения    оборудования......23

7.    Выбор параметров выемочной выработки и определение ее

сечения........................26

d. Экономическая эффективность внедрения методических рекомендаций......................30

Список использованных источников...........32

Приложения:

1.    Параметры    выработки    с анкерной крепью......34

2.    Параметры    выработки    с крепью К4П-Т.......35

3.    Параметры    выработки    со смешанной крепью ...    .36

4.    Параметры    выработки    с арочной крепью......37

- 5 -

I. ОВДИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Надежность функционирования очистных забоев предопределяете-эксплуатационным состоянием выемочных выработок, зависящим ст их горнотехнических параметров, из которых основными являются площадь и форма их поперечного сечения.

Выбор площади поперечного сечения выемочной выработки необходимо осуществлять с учетом всех основных факторов, действующих б различные периоды эксплуатации от начала проведения дс погашения ее очистным забоем. Параметры выемочных выработок должны обеспечивать:

-    минимальную присечку вмещающих пород;

-    беэнишевую выемку угля в лаве очистными комбайнами с двух-cropoHKiai расположением шнеков;

-    размещение транспортных средств с допустимыми ПБ зазорами в различные периоды эксплуатации;

-    устойчивое проветривание очистного забоя с учетом загромождения их сечения установленным оборудованием;

-    транспортировку секций механизированных крепей, крупногабаритных машин и отдельных деталей в очистной и подготовительный забои и извлекаемой крепи из погашаемых выработок.

фи этом должно учитываться ожидаемое сближение вмещающих пород в различные периоды их эксплуатации.

фи выборе формы поперечного сечения выемочной выработки рекомендуется руководствоваться следующими положениями:

-    при одинаковой ширине выемочной выработки и рациональной ее высоте применение прямоугольной формы обеспечивает снижение общей площади сечения на 0,75 м² по сравнению с трапециевидной и на I-2,3 м² по сравнению с арочной в зависимости от ее типоразмера;

-    применение анкерной крепи вместо рамной уменьшает на 10-15% площадь сечения выработки в проходке;

-    на пологих пластах расположение верхняжов параллельно плоскости пласта вместо горизонтального сопровождается снижением общей площади сечения выработки до 10% и приеечкм пород кровли на 10-19% в зависимости от угла падения без снижения ее эксплуатационных свойств;

-    для снижения потерь угля выемочные выработки, располагаемые в массиве, рационально проходить высотой, равной вынимаемой мощности пласта 3-5 м;

- 6 -

-    на пластах с углами падения 25-35° применение арочной формы вместо прямоугольной позволяет снизить на 5-I0X присечку пород при условии, если высота серийных арок площадью сечения d, 9 и 10 в свету уменьшена до 2,8 м.

Выбф рационального сечения выемочных выработок необходимо производить для каждого комплексно-'механизированного очистного забоя (КМЗ) при разработке проекта его подготовки и отработки в следующей последовательности по условиям:

-    проветривания КМЗ;

-    беэнишевой выемки угля в лаве и размещения оборудования на сопряжениях;

-    транспорта крупногабаритного оборудования и деталей в очистные и подготовительные забои в различные периоды их эксплуатации;

-    размещения транспортных средств, в том числе для механизированной доставки людей, в период проведения выемочных выработок и во время ведения очистных работ в подготовленной лаве;

-    необходимого запаса по высоте и ширине на ожидаемое сближение вмещающих пород в различные периоды.

Из определенных по перечисленным факторам выбираются максимальные значения ширины и высоты лыемочной выработки, по которым, зная форму и тип крепи, вычисляется площадь ее поперечного сечения в свету и вчерне. Как правило, максимальная ширина выемочной выработки диктуется требованиями одного фактора, а максимальная высота -другого. Поэтому для сравнения и выбора рациональных параметров выработки необходимо их привести в одной таблице.

Для обеспечения безремонтного поддержания выемочных выработок рационального сечения необходимо руководствоваться действующими нормативными документами: "Указаниями по рациональному расположению,охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР'(Л.,ВНИ-МИ, 1966), "^струкцией по выбору рамной металлической податливой крепи горных выработок" (Л., ВНИМИ, 1906), "Прогрессивными паспортами охраны и поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой технологии отработки угольных, пластов" (Л., ВНИМИ, 1965).

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЫЕМОЧНОЙ ВЫРАБОТКИ ПО УСЛОВИЯМ ПРОВЕТРИВАНИЯ КМЗ

С позиций проветривания рациональными будут такие поперечные сечения выемочных выработок, которые позволяют пропускать с допустимой скоростью то максимальное количество воздуха, которое может

- 7 -

тройти по очистному забою. Количество воздуха, проходящее по выработкам, равно произведению площади их поперечного сечения на ско-эость движения воздуха по ним. При этом должна учитываться эагро-можденность выработок установленнш в них постоянно действующим оборудованием: ленточными конвейерами, насосной станцией и пусковой аппаратурой.

В соответствии с § 161 ПБ скорость движения воздуха по выемочным выработкам не должна превьваатъ 6 м/с, а по очистному аабою -4 м/с. 3 зоне пылевого потока, образующегося при работе комбайна, при отсутствии людей и на пластах с естественной влажностью угля выше 8%    допус

кается скорость движения воздуха в КЫЗ до 6 м/с.

Расчетная площадь nonepeworo сечения призабойного пространства в КЫЗ для пропуска воздуха должна определяться с учетом коэффициента, учитывающего движение воздуха ио части выработанного пространства, непосредственно прилегающего к очистному аабою (К^), или коэффициента, учитывающего утечки воздуха через выработанное пространство ^ ) при различных схемах проветривания [9, 10, II]. Для определения площади поперечного сечения в свету выработок со свежей струей воздуха ( 3*    )    принимаются    значения    К,„.    _в    ,    а

длпщзди поперечного оечекмя выработок в свету со свежей ■ исходящей струей воздуха, м²; пючадг поперечного сечения установленного в выработке оборудования: для ленто^иых конвейеров с ■ареной ленты 600 ж 1000 мм S_m равно соответственно 1,2 к 1,6 м²; для насосной станции ■ платформ* е цусковой аппаратурой £₀ -1,2 м²; коэффициент, учитывая** движение воздуха по части выработанного пространства, непосредствен-

- 8 -

но примыкающего к очистному забое. Для систем разработки с полным обрушением кровли из песчаников К₀₃*1,3, из аргиллитов К_оэ=1,2.из алевролитов К_оэ«1,25 [9,II] ;

Vu ~ допустимая скорость движения, воздуха по выемочной выработке, равная 6 м/с;

$1 - площадь проходного сечения для струи воздуха у механизированной крепи, определяется по данным табл. 2.1;

Vj - допустимая скорость движения воздуха по очистному забою, принимается в соответствии    с

§ 161 ПБ;

К_п ь - коэффициент, учитывающий утечки воздуха через выработанное пространство, принимается по данным табл. 2.2 [9, 10, II].

Определенные по формулам (2.1) и 2.2) минимальные площади сечения выемочных выработок в свету записываются в табл. 7.1 и корректируются по условиям размещения в них транспортного оборудования во время ведения очистных и подготовительных работ, обеспечения безнишевой выемки угля в КМЗ и транспорта крупногабаритных деталей с учетом ожидаемых сближений вмещающих пород.

Таблица 2.1

- 9 -

Окончание табл. 2.1

Тип мехкомплекса и его типоразмер Вынимаемая мощность,м г----2 Проходная площадь сечения, м , при вынимаемой моирюсти пласта минимальной | максимальной IKMT 1,1-1,55 2,0 3,4 IMKM 1,4-1,75 2,3 3,8 МК-75 1,6-2,2 2.8 5,1 КМ-87 1,0-1,95 2,3 4,6 ОКП 2,0-3,0 2.8 3,4 МК-97 0,72-1,3 1,4 2,4

Таблица 2.2

Схема про- Примыкание выработок вы- Значение К__ в посредственной при не ветривания емочного участка с венти- кровле выемочного ляционной струей _ _. из участка свежей j исходящей!подеве- аргил- алевро- песча |жадхцей литов литов ников Возвратно- К целику К целику 1,25 1,30 1,40 точная К вырабо- тайному простран ству 1,5 1,65 1,80 К выра- К выработанному ботанному простран- простран- 1,4 1,55 1,70 ству ству — К целику 1,55 1,70 1,80 Прямотой- К Целику К выра- ная ботанно- му пространству 1,30 1,4 1,55 К целику 1,50 1,60 1,70 К выра- К целику ботанному простран ству 1,30 1,35 1,45 К выработанному пространству 1,5 1,55 1,65