ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА В Н И М И

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КОНТРОЛЮ ГИДРОСТОЕК МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ В ОЧИСТНОМ ЗАБОЕ

Ленинград

1985

Министерство угольной промышленности СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕДА В Н И Ы И

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КОНТРОЛЮ ШРОСТОКК МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ В ОЧИСТНОМ ЗАБОЕ

Ленинград

1965

Если технологией работ по наладке крепи предусмотрено проводить на всех стойках периодическую плановую замену клапанов или других элементов, влияющих на герметичность стойки, то проводить ее следует до проверки герметичности стоек. Плановая замена клапанов позволяет обеспечить более надежное сохранение их работоспособности до очередной наладки крепи.

1.8.2. При ухудшении состояния обнажений кровли в очистном забое до неудовлетворительного (см. п. 1.3) раньше очередного срока профилактического обследования гидростоек, следует провести внеочередное обследование очистного забоя для выявления и устранения возможных причин нарушенности обнажений кровли, не связанных о работоспособностью гидростоек (см. пп. 1.2 и 1.3.2), а также проверять фактический уровень начального распора (ом. п. 1.4) и довести его до паспортного.

Если, несмотря на принятые меры, состояние кровли остается неудовлетворительным, проводят внеочередную оценку герметичности я замену негерметичннх стоек. В дальнейшем интервал времени между профилактическими обследованиями принимают не более фактической продолжительности периода недопустимого накапливания дефектов пвдростоек.

1.8.3. Блок-схема выполнения I-го этапа контроля работоспособности механизированной крепя (оценка необходимости проверки герметичности стоек) дана на схеме I. Если из результатов 1-го этапа следует, что требуется проверка герметичности стоек, то выполняют 2-й и 3-й этапы контроля (ом. разд. 2).

2. МЕТОДИКА ЩЕНКИ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ГЩРОСТОЕК КРЕПИ БЕЗ ПСЩШЯЕНИЯ МАНСМЕТРСВ К СТОЙКАМ

2.1.    В условиях конкретного очистного забоя недостаточно герметичными следует очятать стойки, у которых скорость утечек рабочей жидкости из поршневой полости превышает наименьшую скорость конвергенции боковых пород и вызывает снижение давления в отойке. Наименьшая скорость конвергенция имеет место в циклах большой продолжительности, в частности, в ремонтной смене и при длительном простое лавы.

Проверке на герметичность подвергают все отойня в лаве или на участке, где их герметичность вызывает сомнения.

2.1.1.    Минимальным требованием к герметичности стоек является сохранение ими сопротивления не ниже проектного уровня начального распора при наибольшей фактической продолжительности интер-

10

вала времени между передвижками крепи. Это требование можно считать достаточным, т.к. при длительном перерыве между передвижками крепи скорость конвергенции боковых пород минимальна для данной лавы, поэтому вероятность выявления недостаточно герметичных стоек становится наибольшей (при малой скорости конвергенции сопротивление отоек под влиянием утечек снижается быстрее). С другой стороны, стойка, сохранившая сопротивление не ниже начального распора, как правило, способна в случае активизации процеоса опускания кровли увеличить сопротивление до максимального после просадки штока не более чем на несколько миллиметров.

2.1.2.    При работе лавы 6 дней в неделю для оценки герметичности стоек наиболее благоприятна их проверка через 24 ч после выемки угля и передвижки крепи, что близко к максимальной длительности перерыва между передвижками крепи при данном режиме работы лавы. Такие условия испытаний стоек в наибольшей мере способствуют выявлению стоек, имеющих утечки, так как стойки работают при минимальных для очистного забоя скоростях конвергенции почвы и кровли.

2.1.3.    При работе очистного забоя 7 дней в неделю, а также при необходимости срочной оценки герметичности гидрdotоек или предварительного выявления стоек о большими скороотями утечки допустимо испытывать стойки во время ремонтной смены, т. е. при наибольшей длительности перерыва между передвижками, предусмотренной этим режимом работы.

2.1.4.    Оценка герметичности стоек включает 2 стадии; предварительное выявление гидростоек с пониженным сопротивлением и определение скорости утечек рабочей жидкости из поршневой полости стоек с пониженным сопротивлением.

Стойки с пониженным сопротивлением выявляют на 2-м этапе контроля (схема 2) путём их новторных испытаний дораспором.

Для предварительного выявления стоек с пониженным сопротивлением, с целью последующей оценки скорости утечек у этих стоек, как правило, достаточно двухкратного их дораспора. После этого скорость утечек из стоек с пониженным сопротивлением определяют на 3-м этапе контроля (схема 3), позволяющем выделять негерые-тичдые стойки по скорости утечек (пл.2.6-2.8)•

Выявить негермотичные стойки без определения скорости утечек можно и путем проведения только повторных испытаний дораспором. Количество требуемых повторных испытаний в этом случае находят по пп. 2.5.3-2.5.5.

12

2.2# Для выполнения работ по оценке герметичности стоек с применением их дораспора необходимы следующие условия:

-    стабильное давленое рабочей хидкооти в напорной калю траля, соответствующее паспортному давлению начального распора стоек;

-    прекращение других работ, связанных о подключением к напорной гидромагистрали или способных нарушить стабильность давления в ней.

Давление рабочей жидкости в напорной магистрали контролируют по манометру.

2.3. Для оценки герметичности стоек применяют следующие приборы и приспособления: индикатор чаоового типа с пределом измерения не менее 10 мм и ценой деления не более 0,01 мм, часы или секундомер, приспособление для крепления индикатора на гидро-стойке, металлическую линейку.

Индикатор часового типа укрепляют на стойке резиновым поясом, не препятствующим проскальзыванию индикатора по стойке, если податливость штока индикатора будет исчерпана. Сократить время установки индикатора на стойке позволяет разработанный ВНИМИ магнитный держатель (рис. I) в виде изогнутой по радиусу кривяз-

Рис. I. Магнитный дериатель индикатора часового типа: I - индикатор; 2 - постоянный магнит

15

УДК 622.83:622.284.54:622.286

U 6 т оди <i 6 ок i I указания по контроле гидроотоек механизированных крепей в очистном з а б о в. Л., 1965 *    34    с.

(М-во угольной прсм-сти СССР, Воесоюз. ордена Трудового Краевого Знамени науч.-жоолед. ия-т горн, геомех. и маркшейд. дела).

ВНИМИ обобщены результаты научных последований ж опытного применения опоообов оперативного контроля гидростоек механизированных крепей без подключения манометров к отойкам на шахтах производственных объединений (ПО) Карагандаугодь и Южкузбаоо» уголь. Определены принципы ж последовательность оперативной оценки герметичности гждроотоек механизированной крепи в очистном забое, изложены методики выявления неге рее тичных гидроотоек опоеобом повторных дораопоров ж оценки скорости утечек рабочей жидкости иэ поршневой полооти гидроотойки без подключения манометра к стойке. Указанные методики дают возможность аффективного массового контроля гидроотоек, а данные, получаемые при контроле герметичности стоек, позволяют оценить, в какой мере снижение фактического сопротивления крепи вызвано недостаточным раопором стоек при передвижке крепи и вдавливанием опор крепи в боковые породы. Методические указания предназачены для использования ияженерна-техничеокими работниками шахт и ПО Минугле-прома СССР при решении практических вопросов контроля фактического состояния лдростоок механизированных крепей в очистном забое.

"Методические указания.рассмотрены ж рекомендованы к изданию Техническим управлением Мжнуглепрома СССР (протоколы от 28.12.1983 г. и 26.12.1984 г.).

Ил. 5, табл. 4, бжблжогр. 8.

© Воеооюзяый ордена Трудового Краоиого Знамени научно-жооле-доватедьский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела ВНИМИ, 1965.

ВВЕДЕНИЕ

Фактическое сопротивление гидроотоек механизированной крепи очиотного забоя, создающих основную часть противодействия опусканию кровли, определяет возможность активного управления кровлей о помощью крепи. Поэтому сохранение работоспособности отоек в течение воего периода эксплуатации крепи необходимо для безопасного состояния кровли в очистном забое.

Распространенным недостатком механизированных крепей является снижение сопротивления части гидростоек. Обследование крепей в действующих лавах показало, что при разработке пластов средней мощности и мощных количество гидроотоек о фактическим сопротивлением ниже уровня паспортного начального распора обычно составляет 30-40%, а в неблагоприятных условиях достигает 70%. Иэ-за снижения фактического сопротивления части стоек уменьшается сопротивление крепи в целом, особенно при случайном скоплении стоек с пониженным сопротивлением. В результате может возрасти яарушеяность обнажений кровля и забоя вывалами, затрудняется правильное распределение сопротивления крепи по ширине поддерживаемого пространства.

Действующие нормативяо-методичеокие документы рекомендуют вести оценку герметичности лщростоек путем длительных и трудоемких измерений манометрами и индикаторами перемещений оттока, установленными на каждой стойке /I/ или индикаторами давления /2, 3/. При этом к яегерметичным относят все стойки, которые снижают сопротивление в ходе выемочного цикла. Оценку производят также по контролируемому манометром падению давления в стойке после его повышения до близкого к номинальному значения при помощи усилителя давления /4/. Последние два способа могут привести к необоснованному увеличению числа предназначенных к ремонту стоек, особенно там, где ониженив давления жидкости в стойках вы э в ал о не столько её утечками, околадо сдавливанием опор крепи в боковые породы. Временные указания /5/ предусмат-

3

ривают проведение систематического контроля герметичности гид-росто ок путем их дораспора от наоосной отаяция с наблюдениями за положением штока, но не содержат методики контроля.

Настоящие Методические указания предназначены для решения вопросов оперативного выявления яегерыетичных стоек механизированной крепи в условиях влияния таких случайных факторов как недостаточный распор гидростоек при передвижке крепи и вдавливание опорных поверхностей секций крепя в боковые породы. Излаженные способы контроля позволяют высокопроизводительно вести маосовые обследования гидростоек крепи и получать данные для выявления и количественной оценки причин онижения сопротивления механизированных крепей.

Указания разработаны на основе выполненных ВНИМИ исследований в шахтных и стендовых условиях. Большую помощь при проведении шахтных экспериментов оказали работники управления Спед-шахтшонтаж ПО Карагаядауголь. При составлении указаний учтены замечания ПО В оркутаугодь, Карагаядауголь, Каргорыаш, Ленянек-уголь и Южкузбассуголь, а также институтов ИГД им. А. А. Ско-чянокого, Гипроуглемаш, Донгжпроугдемаш, ДоиУГИ, КНИУИ, КузНИУИ ж ШШУИ.

I. ОБЩИЕ ПОЯСНЕНИЯ

1.1.    Эффективность работы крепя как активного элемента, при помощи которого осуществляют управление кровлей, достаточно полно отражает конечный показатель - состояние обнажений кровли в очистном забое /I/. Оценка соответствия фактических силовых параметров крепи проектным характеристикам требуется, если есть предположение, что ухудшение состояния кровли вызвано уменьшением фактического сопротивления крепя. При удовлетворительном состоянии кровля достаточно периодической проверки крепи, чтобы предотвратить накапливание дефектов уплотнений одновременно у многих отоек.

Способность крепи противодействовать сближению кровля и почвы в лаве определяется величиной начального распора стоек, фактическим уровнем их рабочего сопротивления и нагрузочной характеристикой стойки, зависящей, в яастяостн, от герметичности ее поршневой полости.

1.2.    ири выявлении причин неудовлетворительного управления кровлей следует учитывать, что состояние обнажений кровли в очистном забое может ухудшиться не только в результате снижения силовых характеристик крепи, но и при изменении состава, отроения и овойств пласта и вмещающих пород (например, в зоне геологического нарушения), образовании вывалов из кровли из-за увеличенной ширины незакрепленных обнажений, присутствия слоя угольной или породной мелочи на почве лавы и т.п. Тогда крепь не может реализовать ее сопротивление, что, в свою очередь, способствует дальнейшему развитию вывалов. Первоочередной мерой в этом случае должен быть контроль соблюдения паспортной технологии крепления лавы.

1.3.    Нарушенность обнажений кровля как показатель эффективности управления кровлей в очистном забое оценивают путем непосредственных наблюдений за состоянием её обнажений.

5

1.3.1.    Устойчивость незакрепленных обнажений кровли зависит от типа и фактического состояния крепи, технологии крепления, горно-геологических условий и других факторов, важных для данного очистного забоя. Обычно состояние обнажений кровли вне гоны влияния геологических нарушений можно считать хорошим, если длина учаотков о вывалами менее 10% длины обнажений кровли вдоль лавы (К₀^1С%), а вывалы высотой более 0,3 м и уступы более 10 см наблюдают перед крепью не более чем на 5% длины обнажений (соответственно К_8В^5% иК_у^5%). Состояние незакрепленных обнажений кровли неудовлетворительно, если K^>3Q% или К_у>10%, или К_Вв>20%. При 10%< К_е^30%, 5%<К^10% и 5%< К_вв- 20% состояние кровли считают удовлетворительным.

1.3.2.    Из указанных показателей (п.1.3Л) от сопротивления крепи больше всего зависит нарушенаость кровли вывалами высотой более 0,3 м. Поэтому на недостаточное сопротивление крепи и необходимость внеочередной проверки состояния гидростоек, в первую очередь, указывает увеличение К_вв>- 2С% при уодовии, что наблюдаемое ухудшение состояния кровли нельзя объяснить влиянием изменившихся условий залегания (строение и свойства пород кровли, геологические нарушения и т.п.), особенностями горно-технической обстановки, например, влиянием зон повышенного горного давления, иля отступлениями от паспорта крепления очистного забоя. При устойчивой непосредственной кровле, не склонной к вывалам, сопротивление крепи следует считать недостаточным, если К_у>10%.

1.4. При появлении признаков недостаточного сопротивления крепи (см. п.1.3.2) следует, в первую очередь, проверить правильность соблюдения паспорта крепления лавы, особенно расстояния от козырька крепи до эабоя, а затем - фактический уровень начального раопора стоек.

1.4.1.    Фактический начальный распор стойки может уменьшиться по сравнению о паспортной величиной вследствие снижения давления рабочей жидкости в ядромалстрадж из-за неудовлетворительной работы насооной станции или одновременной передвижки нескольких секций крепи, в результате недостаточной продолжительности распора стойки н т.п.

1.4.2.    Контроль давления жидкости в напорной лдромалотра-дж при распоре стоек производят ежесменно по манометрам у насосной станции и по концам лавы.

1.4.3.    На крепях, оборудованных индикаторами давления, величину начального распора контролируют непосредственно по по-

6

казаяиям индикатора давленая в соответствии с инструкциями по их использование /2, 3/. При большой податливости боковых пород продолжительность распора увеличивают, либо применяют до-распор стоек между их передвижками. При неисправности или отсутствии индикатора давления на стойке режим ее распора принимают по аналогии с соседними стойками, оборудованными индикаторами.

1.4.4. Выявление и устранение причин снижения начального распора стоек по сравнению с паспортной величиной производят в соответствии с Инструкцией /1/.

1.5.    Уровень рабочего сопротивления стойки ограничен давлением срабатывания предохранительного клапана. Поэтому задача сохранения заданного рабочего сопротивления стоек сводится к систематическому контролю и регулировке уровня настройки предохранительных клапанов в шахтных условиях или в мастерских на земной поверхности.

1.5.1.    В очистном забое для проверки клапанов используют усилитель давления одной из известных конструкций (например, устройство контроля предохранительных клапанов типа ПК-2, разработанное КНИУИ) в сочетании с манометром для измерения давления в поршневой полости стойки. Давление срабатывания клапана определяют в соответствии с инструкцией по эксплуатации усилителя давления. Приближенно его оценивают по указателю максимального давления индикатора /2/.

1.5.2.    Другой путь обеспечения заданного уровня срабатывания предохранительного клапана - периодическая замена клапана или всего стоечного гидроблока в оборе с клапанами на заранее отрегулированный в мастерских на земной поверхности, чем повышают качество регулировки клапанов и уменьшают вероятность засорения гидросистемы.

1.6.    При контроле работоспособности стойки наиболее сложной задачей является оценка ее герметичности, то есть величины утечек рабочей жидкости из поршневой полости. Причины утечек обычно связаны с низким качеством уплотнений. На герметичность влияют также загрязнения рабочей жидкости, деформации элементов гидростойки (раздутие цилиндров) и неудовлетворительная работа клапанов.

Скорость утечек в среднем прямо пропорциональна давлению /6/. В результате утечек высота столба жидкости в стойке уменьшается и стойка уходит из-под нагрузки. Влияние утечек на падение давления в стойке растет с увеличением длительности прос-

7

тоя очистного забоя, так как со временем окорость конвергенции баковых пород, компенсирующей влияние утечек, снижается во много раз по сравнение с периодом влияния выемки угля и передвижки крепи. Падению давления в отойке способствует также вдавливание крепи в боковые породы, которое вызывает расширение жидкости в отойке.

1.7. Для оценки герметичности стойки существуют следующие способы:

1.7.1. Вшшяий_ осмотр стойки позволяет обнаружить видимо течи рабочей жидкости иди большие ее перетоки, приводящие к опусканию верхняка. Он пригоден для предварительного обследования крепи с целью быотрого выявления стоек, на которых более точное определение скорости утечек нецелесообразно до устранения видимой течи или больших перетоков. Последовательность проведения осмотра изложена в Инструкции /I/.

1.7.2. Cj>aBHeHHe показаяий индикаторов давления. Способ предусматривает считывание и сопоставление отсчетов по указателям максимального и текущего давления. Негерметичными считают стойки, у которых текущее давление снижается по сравнению о децимальным в выемочном цикле. Применение способа поясняют работы /2, 3/. Его недостаток обусловлен основным предположением , что всякое снижение текущего давления является признаком негерметичяости, хотя на практике давление в отойке может снижаться еще и вследствие вдавливания опорных элементов секции крепи в почву иди кровлю лавы, например, из-за присутствия слоя угольной или породной мелочи на контакте крепи с боковыми породами, малой прочности пород и т.п. Областью применения этого способа следует считать только те очистные забои, где после распора стоек их сопротивление не снижается из-за вдавливания крепи в боковые породы.

1.7.3. Способ параллельных замеров перемещений штока и_да>-ления жидкости предусматривает оборудование каждой стойки манометром и индикатором перемещений с последующими замерами по ним в течение длительного времени, обычно нескольких чаоов. Методика применения способа дана в работах /I, 4, 6-8/. Его недостатками являются большая трудоемкость, малая производительность и потребность в большом количестве манометров и индикаторов перемещений. Кроме того, нужно разгружать каждую обследуемую гидростойку для подключения и отключения манометра, что может вызвать ухудшение состояния кровли*.

~х При одновременном испытании 20 гидростоек затраты труда составляют около Z человеко-часов на I стойку /4/, о. 4.

1.7.4,    Способдораспора, предложенный ДонЛМ, предусматривает измерение перемещения штока стойки при ее дополнительном раопоре от гидромагистрали. Количественным показателем, на основе которого производится оценка герметичности, служит величина дополнительной раздвижки стойки в ходе дораспора /5/. Чем больше выдвижка иггока при дораспоре, тем ниже предполагается давление в стойке перед дораспором, по сравнению с давлением в напорной гидромагистрали.

давление в стойках снижается по причине их негерметичнхти или вдавливания крепи в боковые породы. Способом дораспора оперативно выявляют стойки, у которых к моменту дораспора давление в поризяезой полости было ниже, чем в напорной малютрали. Однако этот способ не позволяет установить причину падения давления. Методика выявления негерметичных гидростоек по принципу повторных испытаний дораспором разработана ВНИМИ (см. пд.2.4-2.5).

1.7.5.    Способ определения скорости утечек до скорости про-сагон_штока после прекращения дораспора, предложенный ВНИМИ,

(ом. ид. 2.6-2.8) основан на намерении и сопоставления скорости перемещений мтока гидростойки при ее дораспоре от напорной магистрали и после его прекращения и не требует подключения манометра к испытываемой стойке. В ходе длительного дораспора стойки от магистрали происходят обжатие контакта оекции крепи о боковыми породами. Одновременно стабилизируются температура рабочей жидкости и количество нераотвореиного воздуха в поршневой полости отойки. Поэтому просадка штока негерметичной стойки, которая начинается оразу после ее отключения от магистрали, пропорциональна скорооти утечек.

1.8. Указанные в дп. I.3-I.7.2 одособы и приемы относят к I-му этапу контроля состояния крепя и применяют в следующей последовательности:

1.8.I. При удовлетворительном состоянии кровли в очистном забое ежесуточно контролируют фактический уровень начального распора стоек (см. п. 1.4), производят внешний осмотр стоек (см. п.1.7.1) и анализируют показания индикаторов давления (ом. п. 1.7.2). Периодически, но не реже одного рава в 3 мес, проводят профилактическое обследование отоек крепя, которое включает: контроль фактического уровня срабатывания предохранительных клапанов Г ом. п.1.5), а также выявление негерметичных стоек и количественную оценку их негерметичнхтн по скорости просадки штока псщ действием утечек (ом. раздел 2).

9