книги / Процессы очистных работ

положны, и отбитое полезное ископаемое грузится все время на чистый конвейер. Также на чистый конвейер должен грузить добытое полезное ископаемое струг и при движении в обратном направлении, т.е. при движении в направлении от вентиляционной выработки к откаточной. При этом направление движения струга и цепи конвейера совпадают и возможны два варианта развития событий.

Первый из этих вариантов характеризуется тем, что скорость движения струга по лаве меньше скорости движения цепи конвейера. В этом случае струг во время работы будет всегда грузить полезное ископаемое на чистый конвейер и время задержки струга

внише около вентиляционного штрека определяется только временем, необходимым для реверса струга.

Второй вариант характеризуется тем, что скорость движения струга больше скорости движения цепи конвейера. Чтобы обеспечить погрузку на чистый конвейер в этом случае, струг должен задержаться в нише около вентиляционной выработки на время, необходимое для частичной разгрузки конвейера. Это время определяется соотношениемскоростей движения струга ицепиконвейера.

Начать движение от откаточной выработки в сторону вентиляционной струг может только после полной разгрузки конвейера. При этом, если скорость движения струга меньше скорости движения цепи конвейера, время задержки струга в нише около откаточного штрека определяется временем реверсирования струга. Если же скорость движения струга больше скорости движения цепи конвейера, то время задержки струга в нише определяется временем, необходимым для полной разгрузки конвейера. Как показывают расчеты, время задержки струга в нише около вентиляционного штрека и время задержки струга в нише около откаточного штрека равны между собой.

При струговой выемке в лаве подвигание забоя за цикл принимается равным 0,8–1,0 м. Очевидно, что при сравнительно небольшой толщинестружки отработка полосы влавешириной 0,8–1,0 м требует многих проходов струга по лаве. Время работы струга в лаве (мин)

втечение одного цикла определяется выражением

41

Tс =		r			Lл −∑lн	+T	,
	k		h		60v
		и.т
			c		c

где r − подвигание забоя за цикл, м;

kи.т – коэффициент, учитывающий неполное использование толщины стружки, принимается в пределах 0,5–0,8;

hс – толщина стружки, м; Lл – длина лавы, м;

∑lн – суммарная длина ниш в лаве, м;

vс – скорость движения струга в лаве, м/с;

T – продолжительность паузы после снятия стружки по всей длине лавы, мин.

Как говорилось выше, продолжительность паузы после снятия стружки по всей длине лавы определяется соотношением скорости движения струга и скорости движения цепи конвейера. Если скорость движения струга меньше или равна скорости движения цепи конвейера, то

T = tрв,

где tрв – время реверса струга, мин. Егозначение составляет 0,07 мин. Если скорость струга больше скорости движения цепи конвейера, то время, необходимое для частичной разгрузки конвейера (когда струг находится в нише около вентиляционной выработки), или время, необходимое для полной разгрузки конвейера (когда струг находится в нише около откаточной выработки), рассчитываются

по выражению

tп =(Lл −∑60lн )(vc −vц ), vcvц

где vц – скорость движения цепи конвейера, м/с.

При этом если рассчитанное tп ≤ tрв, то значение T принимается равным tрв. Если же tп > tрв, то значение T принимается равным tп.

Трудозатраты на выемку полезного ископаемого стругом за цикл (чел.см) определяются по формуле

42

τс = nзвTc ,

Tcм

где nзв – численный состав звена рабочих очистного забоя, обслуживающих работу струговой установки;

Tсм – продолжительность рабочей смены, мин.

Расчет толщины стружки

Толщина стружки, которая снимается за один проход струга, определяется по двум факторам: по сопротивляемости полезного ископаемого резанью и по приемной способности конвейера струговой установки.

Толщина стружки (м) по сопротивляемости полезного ископаемого резанью определяется по выражению

h′c = a −bA−cHc , 100

где a, b и c – коэффициенты, зависящие от применяемой струговой установки, их значения при разработке угольного пласта принимаются по табл. 2.2;

A – сопротивляемость полезного ископаемого резанью, кН/м; Hс – высота струга, м. Значения высоты струга выпускаемых

в настоящее время струговых установок приводятся в [2].

Таблица 2 . 2

Коэффициент		Значение коэффициента
		для струговой установки
	УСТ2М	СО75	СН75	УСВ2
a	11,2	13,0	13,3	14,4
b	0,0033	0,0021	0,0023	0,0024
c	6,60	6,93	5,62	8,10

Толщина стружки (м) по приемной способности конвейера струговой установки определяется соотношением скорости движения струга и скорости движения цепи конвейера:

43

− при vс < vц

h′′c = Sкvc ; mkрvc

− при vц ≤ vс

h′′c = mkSкр ,

где vс – скорость движения струга, м/с, скорость движения струга выпускаемых в настоящее время струговых установок приводится в [2];

vц – скорость движения цепи конвейера струговой установки, м/с, приводится также в [2];

Sк – площадь поперечного сечения полезного ископаемого на конвейере, м2, Sк струговых установок приводится в [2];

m – вынимаемая мощность пласта, м;

kр – коэффициент разрыхления полезного ископаемого. Коэффициент разрыхления полезного ископаемого определя-

ется по формуле

kр = γγн ,

где γ – плотность (объемный вес) полезного ископаемого в массиве, т/м3;

γн – плотность (объемный вес) полезного ископаемого в насыпке, т/м3.

В качестве окончательного значения толщины стружки принимается минимальное из рассчитанных по сопротивляемости полезного ископаемого резанью (h′с) и по соотношению скорости движения струга и скорости движения цепи конвейера (h′′с), т.е.

hc = min {h′с, h′′с}.

При этом должно выполняться неравенство

44

hс ≤ hтех,

где hтех – максимально возможная толщина стружки по технической характеристике струговой установки, м, приводится в [2].

Если указанное неравенство не выполняется, то следует при-

нять

hс = hтех.

Минутная производительность струговой установки (т/мин) рассчитывается по формуле

q = 60vсkи.тhсmγ,

где kи.т – коэффициент, учитывающий неполное использование толщины стружки. Его значение принимается впределах от0,5 до0,8.

Заметим, что рассчитанная минутная производительность струговой установки не учитывает различные остановки в работе установки, которые снижают реальную эксплуатационную производительность.

2.3. Выемка отбойными молотками в лаве

Нормативные документы рекомендуют применять выемку отбойными молотками в длинных очистных забоях только в тех случаях, когда по каким-либо причинам невозможна механизированная комбайновая или струговая выемка. Сегодня выемка отбойными молотками применяется только при разработке крутых или кру- то-наклонных пластов, так как в этом случае отбитое полезное ископаемое под собственным весом скатывается в нижнюю часть лавы. При применении же отбойных молотков на пологом или наклонном падении необходима ручная погрузка на конвейер отбитого полезного ископаемого, что делает нерациональной молотковую выемку на пологом или наклонном падении.

Производительность выемки отбойным молотком очень небольшая, поэтому для того, чтобы обеспечить достаточно высокий уровень добычи из лавы, необходимо организовать одновременную работу нескольких отбойных молотков в лаве. Но при этом необхо-

45

Рис. 2.17. Элементы уступа

Рис. 2.16. Потолкоуступная форма очистного забоя

димо учитывать, что разрабатываемые пласты имеют крутонаклонное или крутое падение и что отбитое полезное ископаемое движется по лаве под собственным весом, представляя опасность для работающих ниже рабочих очистного забоя. Решение этой проблемы найдено в уступной форме очистного забоя.

При этом возможны две схемы: с потолкоуступной формой очистного забоя и с почвоуступной формой очистного забоя. Наиболее широкое распространение на практике получила потолкоуступная форма забоя, показанная на рис. 2.16.

На рисунке лава имеет шесть рабочих уступов и магазинный уступ. Таким образом, принципиально в данной лаве могут одновременно работать семь отбойных молотков (по одному в каждом рабочем и магазинном уступах). В то же время за счет разноса уступов (сдвига уступов относительно друг друга) обеспечивается безопасность рабочих очистного забоя.

На рис. 2.17 в более крупном масштабе показан один рабочий уступ, что позволяет представить элементы уступа. Под цифрой 1 на этом рисунке показана ножка уступа (разнос уступа относительно соседнего верхнего уступа). Именно ножка уступа обеспечивает безопасность работ в уступе, так как отбитое в верхнем уступе полезное ископаемое, двигаясь по лаве

под собственным весом, не представляет опасности для работающих в уступе. Поскольку молотковая выемка осуществляется на крутом или круто-наклонном падении, то, во избежание выпадения кусков полезного ископаемого из ножки уступа, вдоль ножки усту-

46

па ставятся стойки крепи и за стойки устанавливаются затяжки из толстых досок, распилов, обаполов, толстых горбылей.

Под цифрой 2 на рис. 2.17 показан забой уступа, откуда производится отрыв полезного ископаемого и его разрушение с помощью отбойного молотка. Длина забоя уступа определяется наклонной высотой уступа (hу). Наклонная высота рабочего уступа принимается из расчета, чтобы весь объем работ в уступе (выемка полосы полезного ископаемого шириной r на всю длину уступа и установка крепи в уступе) выполнялся в течение одной смены. В соответствии с этим наклонная высота рабочего уступа (м) определяется выражением

h =

nу

1

,

r

k

H

+1 abk

H

у

myc

о.м

о.м

кр

о

кр

где nу – количество рабочих очистного забоя, работающих в одном уступе. В соответствии с организацией работ в уступе работают один или два рабочих;

r – подвигание лавы за цикл (ширина отрабатываемой полосы в уступе), м;

m – вынимаемая мощность пласта в лаве, м;

γ – объемный вес полезного ископаемого в массиве, т/м3;

cо – коэффициент, учитывающий потери отбитого полезного ископаемого, его значение принимается в пределах 0,97–0,99;

kо.м – поправочный коэффициент к норме выработки на выемку полезного ископаемого отбойным молотком;

Hо.м – норма выработки на выемку полезного ископаемого отбойным молотком при продолжительности смены Tсм, т/смену;

a – расстояние между осями рядов крепи в лаве, м;

b – расстояние между осями стоек в ряду крепи в лаве, м;

kкр – поправочный коэффициент к норме выработкина крепление лавы;

Hкр – норма выработки на крепление лавы при продолжительности смены Tсм, стоек/смену.

Tсм – продолжительность смены, мин.

47

Указанные выше нормы выработки и поправочные коэффициенты книмприразработкеугольныхместорожденийприведеныв[1].

Угол, образованный пересечением ножки уступа и забоем уступа, называется кутком уступа (3 на рис. 2.17).

Отработка в уступе полосы шириной r начинается с выемки кутка на всю ширину отрабатываемой полосы. В образовавшейся нише устанавливают стойку крепи, и обнаженную часть пласта над уступом затягивают деревянными затяжками. После этого отрабатывают оставшуюся часть полосы отдельными заходками в направлении сверху вниз, как показано пунктирами на рис. 2.17.

В соответствии с принятой на шахте организацией работ в одном уступе могут работать либо один рабочий очистного забоя, либо двое рабочих. Если в уступе работает один рабочий очистного забоя, то он осуществляет и выемку полезного ископаемого, и крепление уступа. Если в уступе двое рабочих, то один из них занят выемкой полезного ископаемого отбойным молотком, а второй – креплением уступа.

Время отработки полосы шириной r в одном уступе (мин) определяется по формуле

Tу =Tсмhуrmγco .

kо.мHо.мnу

При выемке полезного ископаемого отбойными молотками все рабочие уступы могут отрабатываться одновременно (т.е. в одну очередь), а могут отрабатываться в несколько очередей. Таким образом, время (мин) выемки полезного ископаемого отбойными молотками в лаве в течение одного цикла (без учета магазинного уступа)

Tо.м = nоTу,

где nо – число очередей, на которое разделяется отработка рабочих уступов в течение одного цикла.

48

Трудозатраты (чел.см.) на выемку полезного ископаемого в лаве за цикл (без учета магазинного уступа)

τом = NусnуTу ,

Tсм

где Nус – число рабочих уступов в лаве;

nу – количество рабочих очистного забоя, работающих в одном уступе;

Tу – время выемки полезногоископаемого водномуступе, мин; Tсм – продолжительность смены, мин.

Определение параметров магазинного уступа, времени его проведения итрудозатраты напроведениерассмотрены вгл. 8.

2.4. Буровзрывная выемка в лаве

Буровзрывная выемка в длинных очистных забоях, так же как

ирассмотренная выше выемка отбойными молотками, применяется в тех случаях, когда механизированная выемка по каким-либо причинам невозможна. Применяется буровзрывная выемка главным образом на пластах крутого и круто-наклонного падения. На пластах пологого и наклонного падения буровзрывная выемка применяется только в исключительных случаях, так как при этом возникают большие проблемы с погрузкой взорванного полезного ископаемого.

Сущность буровзрывной выемки заключается в использовании энергии взрыва взрывчатых веществ для отрыва полезного ископаемого от пласта и для его разрушения. С целью уменьшения сейсмического воздействия взрыва на пласт, на породы кровли

ипочвы пласта, на крепь призабойного пространства взрывные работы в лаве осуществляются отдельными участками длиной 30–50 м. Участки в лаве отрабатываются последовательно в направлении снизу вверх (рис. 2.19). Причем отработка участка начинается только после того, как в нижележащем соседнем участке произве-

49

дены взрывные работы, взорванное полезное ископаемое удалено и на участке установлена крепь призабойного пространства.

При буровзрывной выемке в лавах возможно применение двух технологических схем:

1)с предварительной подрубкой пласта врубовой машиной;

2)без предварительной подрубки пласта врубовой машиной.

		Применение схемы
		с предварительной под-
		рубкой пласта врубовой
		машиной возможно толь-
		ко на пологом падении,
		так как выпускаемые
	Рис. 2.18. Врубовая машина «Урал-33»	внастоящее время вру-
		бовые машины могут ра-

ботать только на пластах с углом падения до 20°. Конструктивно врубовая машина состоит из корпуса и барового исполнительного органа (рис. 2.18). По середине корпуса врубовой машины расположен двигатель. На передней части корпуса (по ходу движения врубовой машины) расположена лебедка, посредством которой машина перемещается вдоль забоя лавы. На противоположном конце корпуса расположен редуктор исполнительного органа, приводящий в движение «бесконечную» цепь бара с закрепленными на ней режущими зубками. Перемещение врубовой машины вдоль забоя лавы происходит при наматывании троса на лебедку, который предварительно растягивается на 15–20 м и закрепляется за стойку, распертую между кровлей и почвой пласта. Врубовая машина перемещается по почве пласта и баровым исполнительным органом прорезает щель по полезному ископаемому, расположенную около почвы пласта. Высота щели составляет 15–20 см. Глубина щели определяется длиной бара врубовой машины и может составлять до 2 м. Щель представляет собой вторую обнаженную поверхность, что облегчает работу зарядов взрывчатых веществ (ВВ) и повышает эффективность взрывных работ. Конструкция врубовой машины обязательно требует проведения ниши длиной не менее 5–6 м

50