Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Шахтное и подземное строительство


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Часть III. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

ВОЗВЕДЕНИЕ КРЕПИ

 

 

Большое значение для более полного использования комбайна имеют правильная организация работ по возведению крепи и средства механизации этих работ.

Скорость проведения выработок с применением буровых комбайнов ограничена в основном из-за сложности крепления. Для снижения трудоемкости процесса крепления в комбайновой технологии в последних моделях комбайнов «Союз-19» предусмотрены крепемонтажные устройства и гидроподъемники.

Крепемонтажное устройство предназначено для механизации работ по возведению металлической арочной крепи. Секцию арочной крепи краном устанавливают на накопитель, по которому секция перемещается к комбайну. Вместимость накопителя — 30 секций. В хвостовой части комбайна секцию крепи специальным механизмом устанавливают в рабочее положение.

Выемку пород комбайном частично совмещают во времени с возведением крепи. По мере подвигания комбайна верхняк крепи, который расположен на крепемонтажном устройстве, подают к месту установки и гидроподъемником поджимают к кровле выработки. После подвигания забоя на величину, равную шагу установки рам крепи, комбайн останавливают и за его предохранительным щитом производят монтаж рамы крепи и установку железобетонной затяжки.

При работе комбайнов избирательного действия по мере подвигания забоя возводят временную или постоянную крепь в зависимости от устойчивости пород кровли. В качестве постоянной крепи в выработках в большинстве случаев применяют крепи металлическую, арочную из спецпрофиля, рамную смешанную из железобетонных трубчатых стоек и металлических верхняков, анкерную, деревянную рамную и различные виды бетонной крепи.

При неустойчивой кровле по мере подвигания забоя возводят постоянную крепь. В этот период комбайн не работает. При устойчивой кровле по мере подвигания забоя рекомендуется возводить крепь у забоя с большим расстоянием между рамами, чем предусматривает паспорт постоянного крепления. Такая крепь осуществляет в призабойном пространстве функции временной крепи. В дальнейшем над или за комбайном на расстоянии 15—20 м возводят промежуточные рамы и затягивают бока выработки. Исследования показывают, что использование в качестве временной крепи элементов постоянного крепления и дальнейшее возведение промежуточных рам не в зоне работы комбайна сокращают время технологических перерывов, связанных с процессом крепления, на 22 — 30%. Подготовку к возведению крепи, настилке путей, удлинению скребкового конвейера или монорельсовой дорожки преимущественно совмещают с работой комбайна. При достаточном числе проходчиков в звене настилку путей, удлинение конвейера или монорельсовой дорожки совмещают во времени с процессом крепления или выполнения вспомогательных работ.

 

 

Значительно усложняется производство работ по креплению, если в качестве постоянной крепи принята арочная крепь из спецпрофиля, причем с бетонными затяжками. Механизировать установку арок сложно и еще сложнее механизировать закладку бетонных затяжек. По этим причинам возведение такого вида крепи, как правило, сопровождается полной остановкой комбайна и приводит к существенным потерям времени.

Как показывает опыт, на возведение крепи с рамными металлическими конструкциями при применении комбайнов избирательного действия приходится до 40% времени проходческого цикла.

Указанные недостатки могут быть устранены заменой деревянных и бетонных затяжек тканевыми или металлическими сетчатыми затяжками, а также применением временной гидрофицированной металлической передвижной крепи или установкой на комбайне специального навесного оборудования для механизации монтажа элементов крепи. По результатам зарубежного опыта механизация возведения крепи позволит увеличить скорость проходки в 1,5—2 раза и сократить численность проходчиков в 1,3—1,5 раза.

Частичное или полное совмещение работ по выемке породы и возведению постоянной крепи может быть обеспечено путем применения в забойной части выработки временной механизированной передвижной крепи типа КМК-Зм конструкции ЦНИИподземмаша ( 11.3). Крепь КМК-Зм состоит из двух секций, каждая из которых состоит из четырех арок: двух арок первого типа 7 и двух арок второго типа 5. Арки попарно связаны между собой четырьмя домкратами передвижения 8. Об.е половины верхняка 2 соединяются быстроразъемными клиновыми замками. В стойках / закреплены вертикальные домкраты распора 6. На каждой арке сверху установлены на шарнирных опорах лыжи 4. На концах лыж арки 5 подвешены кружала 3, которые служат, так же как и сама арка, опорами для соединения арок при их передвижении.

Передвижение арок производят поочередно. При передвижении арки 7 поднимают домкрат 6, и арка опирается лыжами 4 на арку 5 и кружало 3. Между лыжами и породой образуется зазор в 60 мм. После этого включают домкрат 8 и арку передвигают. В аналогичной последовательности передвигают вторую арку 7 и обе арки 5.

На шахтах Кузбасса с успехом применяют проходческий комплекс КН-5Н «Кузбасс», который механизирует процесс разрушения забоя, ряд операций по возведению крепи, погрузку и транспортировку горной массы. Отличительной особенностью комплекса является наличие временной гидрофицированной крепи, объединенной с распорно-шагающим механизмом передвижения, позволяющей совмещать во времени операции по отработке забоя и креплению выработки. Применение комбайнов с механизмом передвижения распорно-шагающего типа и проходческих комплексов, выполненных на их основе, позволяет повысить производительность труда и скорость проведения выработок по сравнению с достигнутыми в настоящее время в 2,5—3 раза.

При проведении подготовительных выработок комбайновым способом все более широкое применение как у нас в стране, так и за рубежом находят средства механизации установки постоянной крепи, навешиваемые на проходческие комбайны. Средства механизации монтируют как на стреле, так и на корпусе комбайна.

Существующие средства механизации возведения металлической арочной крепи подразделяют на предназначенные для установки крепи непосредственно у забоя и ее возведения вне зоны работы проходческого комбайна.

К первым относят навесное оборудование, подвесные крепеустанов-щики и портальные тележки, ко вторым — переносные инвентарные и шагающие проходческие крепи.

Навесное оборудование: кронштейны, смонтированные на исполнительных органах комбайнов, и стреловые краны, устанавливаемые на корпусе комбайна, служат для подъема и транспортирования верхняков рамной и верхних элементов арочных крепей.

В отечественной и зарубежной практике получили распространение устройства для крепления в виде кронштейнов, устанавливаемых на исполнительном органе комбайна. Верхняк укладывают на кронштейн вручную, поднимают на место установки и удерживают там стрелой комбайна. Описанное навесное оборудование конструктивно просто и надежно.

Передвижные крепеустановщики работают независимо от проходческих комбайнов, что позволяет выполнять большую часть работ без перерывов обработки забоя. Применение крепеустановщиков позволяет механизировать установку как отдельных верхняков, так и всех элементов крепежных рам, собранных в пакеты.

Анализ существующих и вновь разрабатываемых конструкций средств механизации возведения металлической арочной крепи показывает, что работы ведутся в направлении создания автоматических устройств, обеспечивающих механизированное возведение в зоне работы исполнительного органа проходческого комбайна временной крепи, которая является элементом постоянной крепи, монтируемой вне опасной зоны, что обеспечивает достижение максимально возможного коэффициента использования проходческого комбайна.

Из ранее перечисленных видов крепи, применяемых с комбайнами избирательного действия, в наибольшей мере может быть механизировано и наименее трудоемко возведение анкерной крепи, которую и следует принимать в качестве постоянной во всех выработках, где это возможно по горно-геологическим условиям. Возведение анкерной крепи возможно в непосредственной близости от забоя выработки механизированным способом с использованием для этой цели специальных установок. Скважины с помощью существующего оборудования бурят диаметром 34-46 мм. На зарубежных шахтах бурят скважины диаметром 28-41 мм.

Существенное влияние на увеличение скорости бурения оказывает переход на бурение скважин уменьшенного диаметра, в частности диаметром 28 мм под анкерную крепь АКМ. Все существующие средства механизации возведения анкерной крепи в подготовительных выработках отличаются по конструктивному исполнению машины, типу установки рабочих органов, виду энергии, способу бурения, типу вращателя и подат-чика, объему выполняемых операций и по назначению. В зависимости от сечения горной выработки и крепости анкеруемых пород в комплексе с комбайнами применяют переносные и перекатные станки, навесное оборудование на проходческих комбайнах.

Переносные и перекатные станки используют обычно в выработках небольшой площади сечения высотой 1,8—2,3 м при крепости вмещающих пород до / < 6. Недостатками переносных станков являются: малая мощность привода вращения, незначительное усилие подачи, необходимость замены штанг при бурении скважин, значительная масса  (60—70 кг). Эти недостатки не позволяют эффективно использовать их при комбайновой проходке выработок.

Перекатные станки предназначены для бурения скважин под анкерную крепь в выработках площадью сечения 3,5-8 м2 с углом наклона до 6° при крепости пород / < 8. Перекатные установки имеют малую производительность (5-6 анкеров/ч) и обеспечивают бурение только вертикальных и слабонаклонных скважин.

Удельная трудоемкость бурения шпуров при существующей технологии составляет 30—60% от общей удельной трудоемкости крепления анкерной крепью, а при использовании навесного оборудования трудоемкость крепления снижается на 20-40%.

Навесное оборудование для возведения анкерной крепи должно производить бурение скважин глубиной до 2—2,5 м на полную глубину без смены штанги по породам с /< 10; обеспечивать поворот бурильной машины на 360° в вертикальной плоскости, перпендикулярной продольной оси выработки, и параллельный перенос бурильной машины в вертикальной и горизонтальной плоскостях в пределах площади контура выработки. Для бурения скважин под анкеры по таким породам наиболее эффективным является вращательный способ бурения. Существующие средства бурения скважин, которые можно применить при комбайновой проходке выработок, по своим техническим характеристикам не предназначены для бурения шпуров по породам с / > 8 и являются малоэффективными при бурении шпуров в породах с 6 </< 8. Анализ последних зарубежных материалов позволяет сделать вывод о том, что ведущие фирмы, изготовляющие буровое оборудование, рекомендуют вращательный способ бурения пород с пределом прочности до 120-140 МПа, а фирма «Атлас-Копко» (Швеция) создает машины для бурения вращательным способом пород с пределом прочности до 150 МПа.

Рациональные скорости бурения шпуров вращательным способом изменяют от 2,25 до 0,8 м/мин при увеличении коэффициента крепости от 4 до 10, т.е. «чистое» время бурения скважины глубиной 1,8 м составит 0,5—2 мин. Средства механизации должны обеспечить бурение как веерных, так и горизонтальных скважин.

Эффективность применения анкерной крепи определяется физико-механическими свойствами горных пород, формой сечения выработки, длиной и расположением анкеров по контуру выработки.

Безаварийное надежное поддержание подготовительных выработок анкерной крепью зависит не только от схемы расположения анкеров, но и их длины и плотности установки. Пределы колебания длины и плотности размещения анкеров, установленные для всех встречающихся, например, в Кузбассе условий проведения и эксплуатации подготовительных выработок, составляют соответственно 0,8-2,2 м и 0,6-1,2 анкера на 1 м2 поверхности укрепляемых пород. На практике чаще всего длину анкера принимают равной 1,6-1,8 м, а плотность их установки 0,9-1,2 анкера/м2.

 

К содержанию книги: ГОРНОЕ ДЕЛО: Шахтное и подземное строительство

 

 Смотрите также:

 

Строительные машины    Оборудование для производства железобетонных изделий    Строительные машины   Краны для строительства мостов   Монтаж трубопроводов   Грузовые автомобили    Строительные машины и их эксплуатация