- - выработка - Страница 9

Механогидравлическая машина - это машина с гидравлическим или электрическим двигателем, осуществляющая механическую отбойку угля и породы и смыв их водой.
В Кузбассе еще с 1955 г. начали успешно применяться на гидрошахте «Полысаевская-Северная» проходческие комбайны ПКГ-3 и ПКГ-4 лауреата Ленинской премии Я. Я. Гуменника, а с 1962 г.- комбайн К-56МГ. Испытывались и другие, созданные институтом ВНИИГидроуголь нарезные и проходческие комбайны.
Попытки применить их на тонких пластах Донбасса не дали положительных результатов, ввиду большого объема подрывки вмещающих пород. Исключение составляет комбайн К-56 МГ, который, как показали результаты испытаний на гидроруднике «Пионер», может служить для проведения подготовительных выработок при слабых вмещающих породах.
Отрицательные результаты были получены и при испытаниях на гидрошахтах нарезных комбайнов, созданных для обычных шахт (КН-1Т КН-2, КН-2У). Из-за низкой маневренности, большого объема вспомогательных операций показатели были не выше, чем при проведении выработок буровзрывным способом или гидроотбойкой.
Я. Я. Гуменник для Донбасса сконструировал механо-гидравлический выемочный комплекс ККГ, состоящий из комбайна с гидроприводом и вспомогательного оборудования. Комбайн предназначен для безлюдной выемки угля при камерной системе разработки пологих пластов мощностью 0,8-1,2 м, но может служить и в качестве нарезного.
После войны разработка теоретических и практических вопросов горного давления была сосредоточена в Донецком научно-исследовательском угольном институте (ДонУГИ). В эту работу включились Всесоюзный научно-исследовательский угольный институт (ВУГИ, впоследствии ИГД им. А. А. Скочинского), Всесоюзный научно-исследовательский маркшейдерский институт (ВНИМИ), Донецкий индустриальный институт (ДИИ, впоследствии политехнический ДПИ), Днепропетровский горный институт (ДГИ) и др. В эти годы для решения задач горного давления все более широкое развитие получают аналитические исследования, базирующиеся на методах теории упругости, теории пластичности, механики сыпучих, вязких и жидких тел и пр.
Эти исследования сосредоточены во ВНИМИ, ИГД им. Скочинского, Сибирском отделении АН СССР, Институте горной механики АН УССР и др.
Аналитические методы направлены в целом на определение напряженно-деформационного состояния неоднородного породного массива, ослабленного горными выработками. Из частных практических задач, решаемых этим методом в настоящее время, следует отметить следующие: определение давления в вертикальных, штрекообразных и околоствольных выработках, определение наиболее допустимых пролетов потолочин камер, определение оптимальных размеров целиков различного назначения и их расчет на прочность, определение давления, передаваемого закладкой или замагазинированным полезным ископаемым, на крепь и ограждающие поверхности, установление напряженного состояния вокруг горных выработок и пласта угля, склонного к внезапным выбросам угля и газа и пр.
Системы разработки оказывают влияние на безопасность работ, схемы вскрытия и подготовки шахтного поля, объем проведения и поддержания горных выработок, концентрацию и интенсификацию горных работ, длительность и эффективность использования машин, механизмов и горных выработок, работу очистного забоя, режим работ, организацию труда и производства. Развитие систем разработки привело к изменению их параметров и возникновению новых вариантов систем.
Известно, что каждый вариант систем разработки выгодно применять (в подходящих для него условиях) при определенных параметрах. Так как применение новой техники и интенсификация работ изменяли параметры, то это приводило к необходимости замены одного варианта системы другим.
Под воздействием новой техники развивались свойства различных вариантов систем разработки. При этом то или другое свойство на том или другом этапе являлось более важным.
Внедрение в очистных забоях высокопроизводительных комплексов машин время от времени ведет к пересмотру взглядов на прогрессивность того или иного варианта системы разработки. Это как раз и связано с тем, что при совершенствовании техники и изменении скорости подвигания изменяется экономичность одних вариантов систем разработки относительно других. Так, например, при применении высокопроизводительных комплексов необходимую нагрузку на откаточный штрек, обеспечивающую экономически выгодное использование транспортных средств, можно будет получать при работе одной лавы на штрек в более широком диапазоне горно-геологических условий. Это уменьшит значение подэтажного варианта и преимущественно отработки спаренными лавами, а в ряде случаев сделает применение их целесообразным.
До 1955 г. разработка сближенных пластов, при выемке которых очистные работы одного пласта оказывают вредное влияние на горные выработки другого, производилась, главным образом, раздельно. Для обработки каждого пласта проводились свои откаточные и вентиляционные штреки. Совместная разработка сближенных пластов, когда выработки одного пласта используются для отработки другого, имела небольшое распространение, вследствие, главным образом, небольшой производительности шахт (не требовалась одновременная отработка двух пластов) и недостаточной изученности этого вопроса.
В результате научно-исследовательских работ, проводившихся такими институтами, как ВНИМИ, ИГД им. Скочинского, ДонУГИ, ДПИ, ДГИ, ЛГИ и др., был сделан ряд важных выводов, позволивших организовать более правильную и эффективную отработку одиночных и сближенных пластов на полевые или пластовые штреки. В частности, был установлен весьма важный факт, что групповые штреки следует располагать под выработанным пространством, а не под массивом или целиком угля. Было также доказано, что отработка через наклонные гезенки на штреки, пройденные в почве пласта, в ряде горно-геологических условий является более эффективной, чем отработка через горизонтальные квершлаги или с помощью сплошной системы при расположении штреков в самом разрабатываемом пласте. К этому времени доставка материалов по гезенку была механизирована, что облегчало применение этих выработок в качестве группирующих.
Применение сборного железобетона для крепления горных выработок всесторонне рассматривалось в отечественной литературе еще 30-х годов, но главным образом освещался зарубежный опыт. В Донбассе промышленное использование этого материала для крепления началось во второй половине 40-х годов.
Первыми испытывались и широко применялись в бассейне железобетонные цилиндрические трубы с равномерно распределенной рабочей арматурой по периметру. Их изготовляли центрифугированием по способу проф. В. В. Михайлова. Испытания цилиндрических труб в качестве звеньев крепи горных выработок начались в 1945 г., после возведения первого завода железобетонной шахтной крепи - Куйбышевского. Испытания продолжались несколько лет. Проверялась возможность применения центрифугированных труб в качестве стоек трапециевидной жесткой крепи с металлическим или деревянным верхняком для выработок с установившимся горным давлением. В результате стойки улучшенной конструкции, без приставного оголовья и башмака, были рекомендованы к промышленному внедрению. После этого в Донбассе было построено еще 4 завода ЖБШК.
В работах, выполненных ДонУГИ в 1948-1954 гг., определены технико-экономические показатели использования стоек для крепления горных выработок с установившимся давлением. При этом отмечается, что эффективность применения железобетонных трубчатых стоек в крепи с деревянным верхняком в сравнении с металлическим ниже примерно на 40%.
В основных угледобывающих странах Европы и в Советском Союзе металл, благодаря своей прочности и пластичности при всех видах нагрузки, является наилучшим крепежным материалом. Известно применение в горных выработках различных профилей проката.
Широкое использование металлической крепи в Донбассе началось лишь после второй мировой войны. Некоторое время для крепления в основном применяли железнодорожные рельсы, бывшие в работе, и обычные двутавровые профили (с нормальными полками). Из этих профилей проката изготовляли арочную, кольцевую и трапециевидную крепь жесткой конструкции, шарнирно-арочную ограниченно податливую крепь с деревянными прогонами. Такой крепью в 1948 г. закреплено 9665 пог. м выработок, в 1949 - 57 270 и в 1950 - 162 170 пог. м.
Чтобы обеспечить устойчивость шарнирно-арочной крепи, обычно одновременно устанавливали три арки, соединенные между собой прогонами. Но с другой стороны, это увеличивало трудоемкость крепления выработок и требовало создания большего участка обнаженных пород, чем при установке одиночных рам (арок).
Двутавровые профили в крепи из-за небольшого сопротивления подвергались в горных выработках сложному изгибу и кручению под действием внецентренных и косонаправленных нагрузок. Поэтому их применение давало худшие результаты, чем других профилей.
Совершенно не оправдалось использование металла в крепях жесткой конструкции. Шарнирно-арочная крепь, имеющая ограниченную податливость и деревянные звенья, оказалась малоэффективной по сравнению с деревянной. Применение их вместо двух парных профилей (18 и 28 кг/м) дает возможность снизить расход металла при изготовлении крепи в среднем еще на 7%. В 1967 г. металлургическими заводами Украины освоено массовое изготовление еще двух профилей (14 и 19 кг/м) из параметрического ряда.
Из материалов, приведенных в данной главе, следует, что в Донбассе испытывалось и применялось много новых видов крепи, но из них в настоящее время в основном используется лишь металлическая арочная из спецпрофиля и трапециевидная, состоящая из железобетонных трубчатых стоек и металлического шарнирно-подвесного верхняка.
По мере увеличения с 1949 г. применения податливой крепи из желобчатых профилей снижалось использование металлической крепи из двутавровых балок и рельсов, примерно с 1952 г. изготовление последней прекращается. В 1955-1956 гг. лишь в поддерживаемых выработках, в основном на шахтах Центрального района Донбасса, сохраняется шарнирно-арочная крепь.
После непродолжительного применения были полностью сняты с производства железобетонные сборные крепи из плит УРП, бетонитовая арочная МакНИИ и некоторые другие конструкции.