Расчет параметров механизированной крепи

В настоящее время под механизированной крепью понимают горную машину, располагаемую по всей длине очистного забоя, состоящую из самопередвигающихся секций, предназначенных для поддержания боковых пород и сохранения очистной выработки в рабочем и безопасном состоянии, обеспечивающем механизацию процессов крепления, управления кровлей и передвижки става забойного конвейера или базы комплекса вместе с выемочной машиной.

Гидромеханизированные крепи обеспечивают полную механизацию следующих процессов:

- распирание секции между почвой и кровлей с предварительным подпором;

- поддерживание кровли с постоянным рабочим сопротивлением;

- опускание секции;

- передвижка секции в направлении груди забоя;

- передвижка забойного конвейера;

- корректировка секции.

Основным силовым параметром крепи является ее несущая способность. Геометрические и кинематические параметры механизированной крепи определяются, в основном, технологическими функциями.

Силовые параметры крепи определяются, прежде всего, горно- геологическими условиями залегания пластов полетного ископаемого и установленными закономерностями взаимодействия крепи с боковыми породами.

На калийных рудниках Старобинского месторождения по результатам исследований ширина незакрепленной полосы кровли от забоя до переднего конца перекрытия крепи не должна превышать 2,0 м при валовой выемке. Расстояние между секциями крепи вдоль лавы чаше всего составляет 2,0 м, иногда - 1,5 м, а расстояние между перекрытиями и ограждениями соседних секций не должно превышать 0,5 м.

Расчет механизированной крепи производим по методике изложенной в "Инструкции по применению систем разработки на Старобинском месторождении" [1].

Минимальная конструктивная высота механизированной крепи в лавах должна удовлетворять условию:

(4.1)

Максимальная конструктивная высота:

(4.2)

где m_min и m_max – минимальная и максимальная мощность пласта (слоя) в пределах выемочного столба;

l_n и l₃ – расстояние от груди забоя до оси передней и задней стойки секции (комплекта) крепи, замеряемое по почве лавы или основанию крепи ( l_n=l₃=3,5м);

а – коэффициент опускания кровли, 1/м — принимаемый по результатам специальных исследований на Старобинском месторождении – 0,015;

b– запас на разгрузку крепи от горного давления, принимаемый для пластов (слоев) мощностью до 1,5м – 30 мм, для пластов (слоев) мощностью 1,5м и более – 50мм;

t – суммарная толщина породной подушки под основанием и на перекрытии (комплекта) крепи, мм; для пластов (слоев) мощностью до 1,5м – 35 мм, для пластов (слоев) 1,5м и более – 45мм.

Минимальная конструктивная высота:

Максимальная конструктивная высота

Несущая способность механизированной крепи (q_c) в лаве должны быть не ниже удельной нагрузки (q) от горного давления.

q_c ≥q; q_c ≥ q_к

где q_c – несущая способность механизированной крепи, кН/м² . Для принятой технологической схемы удельная нагрузка q_с принимается равной 250 кН/м².;

q_к– удельная нагрузка на крепь от горного давления при ширине призабойного пространства В_з> 4,2 м.

Расчёт несущей способности крепи производится по формуле:

(4.3)

где Q_c – рабочее сопротивление секции (комплекта), кН;

K_н - безразмерный коэффициент, учитывающий угол наклона стоек крепи в зависимости от вынимаемой мощности пласта, К_н=0,98 [1, табл.1.1];

B_з – ширина призабойного пространства (расстояние от забоя до завального конца перекрытия крепи), м – берётся после снятия комбайном полосы полезного ископаемого при задвинутых к конвейеру секциях крепи (B_з=4,3м);

S – шаг установки секций (комплектов) крепи в лаве, м.

При ширине призабойного пространства В > 4,2 м значение удельной нагрузки должно быть скорректировано в соответствии с зависимостью

(4.4)

где К − размерный коэффициент м⁴/кН, принимаемый по результатам специальных исследований на Старобинском месторождении, К=0,0225 м⁴/кН.

Для обеспечения минимальной несущей способности рабочее сопротивление секции крепи должно быть не ниже 2228 Н.

По полученным данным для поддержания устойчивости кровли призабойного пространства принимаем забойную крепь Фазос-09/15 со с рабочим сопротивлением

Q_с=2∙1662=3324 Н >2228 Н.

Минмальная и максимальная конструктивная высота крепи равны

Геометрические параметры крепи Фазос-09/15 удовлетворяют условиям.