Повышение эффективности струговой выемки антрацитовых пластов на основе совершенствования средств управления кровлей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат технических наук Турук, Юрий Владимирович

• Турук, Юрий Владимирович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Турук, Юрий Владимирович

Введение.

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования.

1.1 Общая оценка технологии выемки тонких антрацитовых пластов.

1.2 Выводы, цель и задачи исследований.

2. Исследование комплекса технологических операций и функций стругового оборудования в процессе добычи угля в очистном забое.

2.1 Условия и результаты промышленных испытаний струговых механизированных комплексов нового технического уровня.

2.2 Анализ результатов промышленных испытаний струговых механизированных комплексов нового технического уровня.

Выводы.

3. Исследование функций и параметров механизированных крепей при струговой технологии добычи угля.

3.1 Оценка механизированных крепей современного технического уровня.

3.2 Основные принципы выбора оптимального сопротивления механизированных крепей.

3.3 Технологическое обоснование необходимого сопротивления консольной части секции крепи.

3.3.1 Технологические требования к поддержанию призабойной полосы кровли в струговых очистных забоях.

3.3.2 Исследование зависимости усилия на конце консоли перекрытия однорядной щитовой секции крепи от направления приложения усилия углового гидродомкрата.

3.4 Исследование взаимодействия оснований однорядных и двухрядных секций механизированных крепей с породами почвы пласта.

3.4.1 Общие положения.

3.4.2 Определение контактных давлений, передаваемых на почву пласта основанием, состоящим из двух балок однорядной щитовой секции крепи.

3.4.3 Определение контактных давлений, передаваемых на почву пласта основанием, состоящим из одной балки (плиты) двухрядной щитовой секции крепи.

3.4.4 Алгоритмы расчета контактных давлений, передаваемых на почву пласта основаниями однорядных и двухрядных секций механизированных крепей, для составления компьютерных программ.

Выводы.

4. Исследование причинно-следственных связей в структуре потерь времени, косвенно зависящих от процесса управления кровлей в очистном забое.

4.1 Расчет нагрузки на очистной забой, оборудованный струговым механизированным комплексом.

4.2. Исследование влияния потерь времени, зависящих от процесса управления кровлей, на нагрузку очистного забоя.

4.3. Обоснование и выбор рациональных технологических схем расстановки и передвижки секций механизированной крепи в струговых очистных забоях.

Выводы.

5. Рекомендации по повышению эффективности работы механизированных крепей в сложных горно-геологических условиях и расчет годового экономического эффекта от увеличения нагрузки на очистной забой.

Внедрение результатов работы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности струговой выемки антрацитовых пластов на основе совершенствования средств управления кровлей»

Актуальность работы. Антрацит является высококачественным бездымным энергетическим топливом, а также технологическим сырьем в различных отраслях промышленности. В Российской части Донбасса геологические запасы антрацита оцениваются в 5 млрд. т, что составляет около 90 % запасов этого топлива в России, и практически все они залегают в пластах мощностью от 0,85 до 1,3 м.

Отечественный и зарубежный опыт, в особенности в Германии, показывает, что наиболее эффективной при отработке тонких пластов в указанном диапазоне мощностей является струговая технология выемки. Наиболее существенным и значительным преимуществом струговой выемки является высокая сортность добываемого угля и возможность существенного снижения, а, как правило - и полного исключения присечек боковых пород, что ведёт к снижению зольности добываемого угля. Кроме того, она имеет значительные резервы в увеличении производительности очистного забоя за счет повышения коэффициента машинного времени.

В последние годы были разработаны и прошли шахтные испытания струговые комплексы нового технического уровня КМ137СХБ, МКД 90СО, МКД 90СН, «Дон-Фалия» и др. Однако производственные показатели их эксплуатации оказались на прежнем уровне, а зачастую были даже ниже ранее достигнутых при многократном удорожании нового оборудования в сравнении с ранее выпускавшимся. Главные причины низкой эффективности эксплуатации новых механизированных комплексов заключаются в больших потерях рабочего времени, связанных с изношенностью транспортного оборудования шахт, высокой его аварийностью, плохим состоянием горных выработок и низким уровнем технологической дисциплины на шахте в целом. Однако большие потери рабочего времени, приводящие к низкому коэффициенту машинного времени выемочных машин имеют место в самих очистных забоях из-за низкого уровня адаптивности нового оборудования к изменениям условий залегания пласта. В частности с появлением зон геологических нарушений и вдавливании (запахивании) оснований секций крепи в ослабленную почву эффективность работы струговых комплексов снижается.

Если породы кровли склонны к вывалам, то в струговых лавах эффективно поддерживать кровлю над вынимаемой полосой угля значительно труднее, чем в комбайновых лавах. Причина заключается в том, что принцип работы струговой установки обуславливает запаздывание крепления одновременно по всей длине очистного забоя.

По прогнозным данным ВНИМИ из возможных 328 забоев на пластах мощностью от 0,71 м и выше почти 30% имеют слабые почвы.

Анализ литературных источников, научно-исследовательских работ, а так же примеров практики применения механизированных комплексов в сложных горно-геологических условиях показал, что недостаточное внимание уделялось взаимодействию крепи как с кровлей, так и с почвой в экстремальных ситуациях, и не учитывались особенности разных технологий выемки, в частности струговой.

Поэтому повышение эффективности струговой технологии выемки антрацитовых пластов на основе совершенствования средств управления кровлей является актуальной научной задачей.

Цель работы. Обосновать пути и разработать средства и способы повышения эффективности технологии выемки антрацитов в очистных забоях, оборудованных механизированными комплексами современного технического уровня.

Идея работы. Снижение потерь времени, затрат труда и стабилизация режима эксплуатации оборудования в очистном забое на основе совершенствования щитовых механизированных крепей и обоснования рациональных технологических схем расстановки и передвижки секций.

Научные задачи. В соответствии с поставленной целью в диссертации решались следующие основные задачи:

- выявление основных причин низкой эффективности эксплуатации современной выемочной техники в очистных забоях и определение направлений их устранения;

- исследование комплекса технологических операций и функций стругового оборудования в процессе добычи угля в очистном забое;

- исследование функций и параметров механизированных крепей при струговой технологии добычи угля;

- разработка методов расчета, и составление математических моделей взаимодействия механизированных крепей с вмещающими породами;

- разработка рекомендаций по совершенствованию конструкций и повышению эффективности работы механизированных крепей в сложных горно-геологических условиях.

Методы исследований. В работе использован комплексный метод исследований, включающий анализ технико-экономических показателей работы очистных забоев и результатов промышленных испытаний механизированных комплексов; натурное исследование функций механизированных крепей при струговой технологии выемки; аналитическое исследование системы крепь - кровля — почва методами теоретической механики и механики горных пород; математическое моделирование.

Защищаемые научные положения:

1. Существенные технологические потери времени (до 10 %) и повышение трудоемкости работ по управлению кровлей связаны с низкой адаптивностью механизированных крепей к изменениям свойств вмещающих пород в сторону снижения прочностных свойств кровли и почвы, особенно в зонах геологических нарушений.

2. В качестве критерия определения действующего усилия на конце управляемой консоли следует применять нагрузку от обрушенных пород кровли при сводообразной схеме нарушения.

3. Выбор конструктивных и силовых параметров консоли перекрытия однорядной щитовой секции крепи должен осуществляться с учетом направления приложения усилия углового гидродомкрата.

4. Оценка адаптивности щитовых механизированных крепей по фактору взаимодействия с почвой пласта должна осуществляться по критерию максимальных напряжений на передней кромке забойной части основания.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- впервые установлен баланс технологических потерь рабочего времени при эксплуатации механизированных комплексов нового технического уровня в очистных забоях в современных реальных условиях работы шахт, указывающий на актуальность задачи дальнейшего их совершенствования;

- предложен критерий определения необходимого усилия на конце управляемой консоли перекрытия секции механизированной крепи по двум схемам нагружения: при блочной схеме разрушения нижних слоев кровли и при сводообразовании в слабых породах;

- разработана методология расчета усилий на конце консоли и в точке приложения силы тяжести участка свежеобнаженной кровли, позволяющая находить оптимальные параметры расположения углового гидродомкрата;

- установлено, что выбор типа крепи по критерию удельное давление на почву пласта следует производить не по среднему значению, как предусматривает ГОСТ 28597, а по контактному давлению на конце забойной части основания, это же нужно учитывать и при определении рабочего сопротивления секции крепи с учетом вдавливания ее в почву.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: анализом фактических технико-экономических показателей работы очистных забоев с новой техникой и представительного объема хронометражных наблюдений; применением методов теоретической механики, механики горных пород и расчета балок и плит на упругом основании (метод Симвулиди И.А.); инженерно-техническими проработками и решениями, а также положительными результатами их реализации в опытном образце крепи для стругового комплекса.

Практическое значение работы заключается в разработке методик и алгоритмов расчетов усилий на консольной части однорядной щитовой секции крепи и контактных давлений, передаваемых на почву пласта основаниями однорядных и двухрядных щитовых секций, а также рекомендаций по повышению эффективности работы механизированных крепей в сложных горно-геологических условиях и выбору рациональных технологических схем расстановки и передвижки секций.

Реализация работы. Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления ЮРГТУ (НПИ) «Интенсивные ресурсосберегающие методы и средства разработки угольных пластов, использование углей и охрана труда», утвержденного Ученым советом ЮРГТУ 25.04.2001 г. на период 20012005 г.г.

Основные положения и результаты диссертационной работы использованы ОАО «ШахтНИУИ» при разработке технических требований на комплекс очистной механизированный струговый МКС с участием автора.

По разработанным методикам определены оптимальные параметры секции крепи КС в части управляемой консоли перекрытия, расположения углового гидродомкрата и основания.

Головной образец секции крепи изготовлен ООО «Шахтинский завод горного оборудования». На прошедшей в г. Кемерово Международной выставке-ярмарке «Экспо-Уголь 2003» крепь механизированная струговая КС удостоена Диплома II степени.

Результаты исследований рекомендуются к использованию конструкторскими организациями и профильными заводами угольного машиностроения при модернизации имеющихся и разработке новых механизированных крепей подцерживающе-оградительного типа.

Работа проводилась в Шахтинском институте Южно-Российского государственного технического университета - ШИ ЮРГТУ (НПИ) под руководством докт. техн. наук, профессора, засл. деят. науки РФ В.А. Матвеева и научного консультанта докт. техн. наук Б.Б. Луганцева.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность коллективу кафедры «Разработка пластовых месторождений» ШИ ЮРГТУ (НПИ), а также сотрудникам ШахтНИУИ канд. техн. наук Ошерову Б.А., канд. техн. наук Файнбурду Л.И., канд. техн. наук Беликову В.В., ст. науч. сотруднику Аверкину А.Н. за оказанную поддержку и ценные указания методического и научного характера на различных этапах исследований.

Заключение диссертации по теме «Геотехнология(подземная, открытая и строительная)», Турук, Юрий Владимирович

Выводы

В результате исследований установлено, что нагрузка на очистной забой в значительной степени зависит от технологических перерывов, связанных с креплением кровли, т.е. от скорости передвижки фронта крепи и в частности от затрат времени на передвижку секций при переходе зон геологических нарушений, а также неудовлетворительного взаимодействия оснований с породами почвы.

1. Проведенный анализ возможных схем расстановки и передвижки секций крепи при совмещении во времени процессов выемки угля и крепления показал преимущества пилообразной схемы размещения и передвижки секций по фактору поддержания обнаженной в процессе выемки кровли.

2. Совмещение во времени процессов выемки угля и передвижки секций крепи позволит повысить среднесуточную нагрузку на лаву на 20 - 66 %.

3. Наряду с совершенствованием техники и технологии угледобычи в части схем расстановки и передвижки секций механизированных крепей высокая производительность и безопасность труда могут быть достигнуты за счет автоматизации производственных процессов.

5. Рекомендации по повышению эффективности работы механизированных крепей в сложных горно-геологических условиях и расчет годового экономического эффекта от увеличения нагрузки на очистной забой

Механизированные крепи современного технического уровня должны обеспечивать эффективное поддержание и управление кровлей, защиту призабойного пространства от обрушенных пород, возможность работы в условиях почв, склонных к вдавливанию и сдвигу, радикальное сокращение тяжелого ручного труда, создание необходимых условий для безопасной высокопроизводительной работы обслуживающего персонала и используемого оборудования в сложных горно-геологических условиях.

Одной из важнейших характеристик механизированной крепи является ее сопротивление, которое определяет состояние кровель в очистных забоях, а следовательно, безопасность и эффективность очистных работ.

Для эффективного поддержания и управления кровлей рабочее сопротивление крепи Рс и особенно управляемой консоли должны соответствовать определенному типу кровли, т.е. (см. формулу 3.7): рс =qkp *t, кн.

При этом нагрузка на крепь Qkp от конкретного типа кровли определяется по представленным выше формулам для:

- 1 типа кровли по формуле 3.1;

- 2 типа кровли по формуле 3.3;

- 3 типа кровли по формуле 3.4;

- 4 типа кровли по формуле 3.5.

Однако при установке на слабую почву секции крепи вдавливаются в нее. При этом сопротивление снижается, т.е. при вдавливании крепи в почву последняя не воспринимает нагрузок оседающих пород кровли.

Поэтому рабочее сопротивление секции крепи при вдавливании ее в почву должно определяться по формуле:

Р -ст О «t-a

Рс = к—— = к-—-—, кН; (5.1) где: к = 0,67 — коэффициент, учитывающий неравномерность контактных напряжений под основанием секции крепи; t - шаг расстановки секций крепи, м; авд — величина сопротивления почвы вдавливанию, МПа; с з ч = Рх — величина контактного давления на конце забойной части основания секции крепи, МПа.

Контактные давления, передаваемые на почву пласта основанием, состоящим из двух балок однорядной щитовой секции крепи определяются по методике, изложенной в разделе 3.3.2, а основанием, состоящим из одной балки двухрядной щитовой секции крепи по методике, изложенной в разделе 3.3.3.

Кроме этого, в разделе 3.3.4 представлены алгоритмы расчета контактных давлений, передаваемых на почву пласта основаниями однорядных и двухрядных щитовых секций механизированных крепей.

Крайне важно, чтобы рабочее сопротивление крепи Рс равнялось равнодействующей сопротивления R секции крепи, рассчитанной по уравнениям 3.12 для однорядной щитовой секции и по уравнениям 3.14 для двухрядной щитовой секции, представленным в разделе 3.3.4.

Кроме этого, в разделе 3.3.4 представлены алгоритмы расчета равнодействующей сопротивления однорядных и двухрядных щитовых секций крепи поддерживающе-оградительного типа.

Известно, что способность консольной части перекрытия крепи обеспечивать надежное поддержание кровли в бесстоечном пространстве зависит от несущей способности консоли, т. е. усилия на конце консоли.

При этом эффективность поддержания кровли в бесстоечном призабойном пространстве повышается с применением управляемых консолей перекрытий секций механизированных крепей.

Длина управляемой консоли должна определяться по РТМ 12.44.056-85 «Методы расчета распределения сопротивления механизированных крепей по ширине рабочего пространства», а критерий усилия на ее конце должен соответствовать нагрузке на консоль от обрушенных пород кровли при сводчатой форме вывала и рассчитанн по представленной в работе формуле 3.7: p^.^.e.t.kh;

3 0 f где: d = l, +1ш.з. +0,3,м;

LK - длина консоли, м;

1ШЛ — ширина захвата или шаг передвижки крепи, м; То — удельный вес пород кровли, кН/м3; t - шаг расстановки секций крепи, м; f - коэффициент внутреннего трения для слабых полуразрушенных пород или коэффициент крепости по классификации М.М. Протодьяконова для связных пород.

Однако, с появлением вывалообразований кровли, образовавшихся в незакрепленной полосе кровли между забоем и концами консолей перекрытий, установка секции крепи под свежеобнаженную кровлю и особенно однорядной щитовой секции крепи оказывается сложной и трудоемкой операцией.

Это связано с тем, что в однорядной поддерживающе-оградительной щитовой секции крепи усилие на конце консоли перекрытия в значительной степени зависит от углового гидродомкрата, соединяющего перекрытие с задним ограждением, и его расположения.

При несоответствии усилия и конструктивных параметров расположения углового гидродомкрата усилию управляемой консоли происходит поворот жесткой базовой части перекрытия вокруг стоек.

Вместе с тем, при передвижке секции крепи под свежеобнаженную кровлю и прижатии консоли перекрытия к ней на секцию крепи, относительно кромки завальной части основания, передается опрокидывающий момент, который не должен нарушать устойчивости секции крепи.

Поэтому расчет необходимого усилия на конце консоли перекрытия в его исходном положении от направления приложения усилия углового гидродомкрата следует производить по уравнениям 3.16, а усилия консоли в точке приложения силы тяжести участка свежеобнаженной кровли по уравнениям 3.25 и 3.26 раздела 3.3.2.

При этом усилие консоли в точке приложения силы тяжести участка свежеобнаженной кровли не должно быть выше величины, обусловленной весом секции и точкой его приложения относительно кромки забойной части основания.

Кроме этого, усилие на конце консоли и усилие в точке приложения силы тяжести участка свежеобнаженной кровли могут быть рассчитаны по представленным в разделе 3.3.2 алгоритмам.

Вместе с тем, работы, связанные с поддержанием кровли в призабойном бесстоечном пространстве, значительно упрощаются при применении для конкретных условий соответствующих схем расстановки и передвижки секций крепи.

При разделении во времени процессов выемки угля, и передвижки крепи наиболее простой является линейная схема расстановки секций крепи.

Поэтому, там, где ее применение возможно, ей следует отдавать предпочтение.

При совмещении во времени процессов выемки угля и крепления следует применять уступное расположение секций в группах расстановки (так называемая пилообразная схема расстановки).

Для воспроизведения этой схемы, при нормальном шаге передвижки секций, необходимо производить передвижку той секции в группе, которая имеет наибольшее отставание от забоя.

Как правило, эффективное поддержание обнаженной кровли в значительной степени способствует снижению технологического перерыва, связанного с передвижкой секций крепи и как следствие приводит к повышению сменного коэффициента машинного времени, т.е. нагрузки на забой.

Наряду с совершенствованием техники и технологии угледобычи высокая производительность и безопасность труда в очистном забое могут быть достигнуты за счет автоматизации производственных процессов и в частности передвижки секций механизированной крепи.

При реализации рекомендаций данной работы по усовершенствованию секций механизированной крепи в части повышения эффективности взаимодействия перекрытий с породами кровли в экстремальных ситуациях (зонах нарушений) и оснований со слабыми породами почвы позволит за счет снижения технологического перерыва, связанного с передвижкой крепи, повысить среднесменную эксплуатационную производительность.

В качестве примера проведем расчет увеличения сменной производительности очистного забоя длинной L = 200 м с мощностью пласта m = 1,0 м при условии максимального обеспечения устойчивости призабойной полосы кровли за счет усовершенствований крепи.

Из приведенных выше таблиц 3.1 и 3.2 следует, что разность затрат времени при передвижке секции крепи в горно-геологическом нарушении и в нормальных условиях составляет при передвижке секции с зачисткой tc.K = 1,73 мин. При передвижке одним ГРОЗ п = 20 секций технологический перерыв, связанный с передвижкой секций за один цикл увеличится на: Т1 = К , зачистка ' П = J»73 • 20 = 34,6 мин.

I с.к.зачистка * *

Так как при струговой технологии выемки рекомендуется производить в смену два цикла, то время Ti одного цикла реализуется на процесс выемки, а время Т] второго цикла на передвижку секций после выемки очередной полосы угля. При этом, зная скорость движения струга V^p. = 1,92 м/с = 115,2 м/мин и толщину снимаемой стружки h = 0,05 м (см. параметры СН-02) определим увеличение сменной производительности за время Ti:

Ac-=T1-Vcn)-h.m-y, т; где: у = 1,6 т/м3 - объемный вес угля.

Асм =Т, • V^ -h-m-y = 34,6-115,2-0,05-1,0-1,6 = 319 т.

Годовой экономический эффект от увеличения нагрузки на очистной забой рассчитывается для условий шахты «Гуковская» ОАО «Гуковуголь», где в работе находится один очистной забой, в соответствии с методикой /53, формула 4.6/.

Э = Уоб'Сш10д'С'Пдн х[0,1 + (а-1,1)• 0,7],РУб(5.2) где: у об = 62% - удельный вес условно постоянных расходов в общешахтной себестоимости 1 т. угля;

Д1.С = 1500 т. - суточная нагрузка на шахту в период, предшествующий внедрению новой техники;

Сш = 468 руб. - производственная себестоимость 1 т. угля по шахте до ввода новой техники; пдн = 300 дн. — число дней работы шахты в году; а = Д" + ^Д" п™ коэффициент роста нагрузки на очистной забой при вводе Дл новой техники: здесь:

Дл=1350т. - суточная нагрузка на очистной забой до ввода новой техники; ДДл = 319 т./см. - сменное увеличение нагрузки на очистной забой при вводе новой техники;

Псм. = 3 см. - количество добычных смен. 62-468-1500-300

Э =-х

0,1 +

1350 + 319-3 1350

1,1-0,7 68720000 руб.

6. Внедрение результатов работы

В соответствии с «Договором о творческом участии между ОАО «ШахтНИУИ» и аспирантом ШИ ЮРГТУ (НПИ) Туруком Ю.В. в создании комплекса МКС» (см. приложение 1) по контракту ОАО «ШахтНИУИ» с Департаментом угольной промышленности Министерства Энергетики Российской Федерации № 2002-02-208 б от 28 июня 2002 г. по теме «Провести исследования и разработать технические требования на струговый комплекс МКС и рабочие чертежи на струговое исполнение механизированной щитовой крепи типа КС с сопротивлением не менее 54 тс/м для работы в комплексе с унифицированными струговыми установками скользящего типа СН-02 с энерговооруженностью до 1000 кВт для выемки пластов мощностью 0,85-1,4 м.» результаты исследований настоящей работы использованы:

- в отчете о научно-исследовательской работе по теме «Провести исследования кинематического и силового взаимодействия элементов стругового комплекса друг с другом, боковыми породами и угольным пластом» /14/;

- при разработке технических требований на комплекс очистной струговый МКС/54/;

- при разработке конструкторской документации на крепь механизированную струговую КС.

В отчете о научно-исследовательской работе отражены результаты исследования взаимодействия перекрытий секций механизированных крепей с породами кровли в части расчета равнодействующей сопротивления однорядной и двухрядной секций механизированной крепи, распределения рабочего сопротивления секции механизированной крепи по ширине рабочего пространства, расчета усилия на конце консоли перекрытия от действия углового гидроцилиндра в однорядных щитовых крепях, устойчивости секций щитовой крепи в направлении их передвижки и исследования взаимодействия основания секции щитовой механизированной крепи с породами почвы в части определения контактных давлений передаваемых на почву пласта основаниями однорядной и двухрядной секций механизированной крепи.

Результаты исследований рекомендуются к использованию конструкторскими организациями и профильными заводами угольного машиностроения при модернизации имеющихся и разработке новых образцов механизированных крепей.

По разработанной ОАО «ШахтНИУИ» конструкторской документации на механизированную крепь КС ОАО «Шахтинский завод горного оборудования» изготовил головной образец секции крепи, который прошел стендовые испытания на стендах ОАО «Каменский машиностроительный завод» (см. приложение 1, «Протокол № 845-27»).

В результате стендовых испытаний установлено, что усилие на конце консоли перекрытия от действия углового гидродомкрата при давлении в гидромагистрали 18 МПа составляет 50,8 кН, а при срабатывании предохранительного клапана углового гидродомкрата, настроенного на 42 МПа -120 кН. При этом расчетные значения составляют соответственно 54,2 кН и 113,3 кН.

При сравнении результатов стендовых испытаний с результатами расчетов отмечена хорошая их сходимость при относительной ошибке не более 7,8 %.

На прошедшей 16-19 сентября 2003 г. в г. Кемерово международной выставке-ярмарке «Экспо-Уголь 2003» крепь механизированная струговая КС удостоена Диплома II степени (см. приложение 2).

Заключение

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи, имеющей важное народнохозяйственное значение и заключающейся в повышении эффективности струговой технологии выемки антрацитовых пластов на основе совершенствования средств управления кровлей.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. В решении проблемы эффективности добычи угля из тонких пластов большие потенциальные возможности имеет струговая технология выемки, однако фактические показатели эксплуатации струговых механизированных комплексов нового технического уровня остаются низкими и не соответствуют возросшей стоимости оборудования, что является одной из важнейших причин нерентабельности угольного производства в условиях рыночной экономики.

2. Ощутимую часть общих затрат рабочего времени, снижающих эффективность работы комплексов, составляют затраты на крепление и управление кровлей, которые не совмещаются с процессом выемки и составляют от 4,2 %, до 10,8 %, а также затраты, которые совмещаются с процессом выемки и простоями по внешним причинам и отдельно не фиксируются хронометражными наблюдениями: освобождение зажатых секций, корректировка их положений и положений их перекрытий, выход из запахивания в почву и др. Эти затраты значительно увеличивают трудоемкость добычи и серьезно дают о себе знать как только снижаются непроизводительные потери рабочего времени.

3. Существующая методика расчета усилия на конце управляемой консоли перекрытия механизированной крепи не учитывает реальных значений усилия при переходе секциями крепи зон геологических нарушений. Критерием определения необходимого усилия на конце управляемой консоли в этих условиях является нагрузка на консоль от обрушенных пород при сводчатой схеме нарушения кровли.

4. Разработаны методики и алгоритмы расчетов усилий на конце консоли и в точке приложения силы тяжести участка свежеобнаженной кровли однорядной щитовой секции крепи в зависимости от расположения углового гидродомкрата и угла наклона жесткой части перекрытия. Установлено, что расположение углового гидродомкрата относительно оси, соединяющей перекрытие с задним ограждением, существенно влияет на величину усилия на конце консоли.

5. Разработаны методики и алгоритмы расчета контактных давлений, передаваемых на почву пласта основаниями однорядных и двухрядных щитовых секций механизированных крепей, учитывающие усилия в рычагах заднего ограждения.

6. Установлено, что контактные давления на концах забойной и завальной частях основания однорядной щитовой секции крепи, состоящего из двух балок, существенно зависит от соотношения их размеров, а контактные давления на конце забойной части основания двухрядной щитовой секции крепи, состоящего из одной плиты, в несколько раз превышают контактные давления на конце завальной части основания. Поэтому эффективная работа двухрядных щитовых секций в условиях слабых почв возможна лишь при оснащении оснований устройствами, обеспечивающими выезд вдавленных в почву секций при их передвижке.

7. В качестве критерия применимости крепи по фактору прочности почвы необходимо принимать максимальное значение напряжений на конце забойной части основания.

8. Усовершенствование крепи в части повышения эффективности взаимодействия перекрытий секций с породами кровли в экстремальных ситуациях и оснований с породами почвы позволит повысить нагрузку на очистной забой в среднем на 300-400 т в смену. При этом годовой экономический эффект от увеличения нагрузки на очистной забой рассчитанный для условий шахты «Гуковская» ОАО «Гуковуголь» составит 68 720 000 руб.

9. Рост среднесуточной нагрузки на лаву при совмещении во времени процессов выемки угля и передвижки секций крепи, т.е. при применении простой пилообразной схемы расстановки и передвижки секций крепи составит от 20 до 66 %.

Ю.Результаты диссертационной работы использованы ОАО «ШахтНИУИ» при создании крепи механизированной струговой КС. Головной образец секции крепи изготовлен ООО «Шахтинский завод горного оборудования». На прошедшей в г. Кемерово Международной выставке-ярмарке «Экспо-Уголь 2003» крепь механизированная струговая КС удостоена Диплома 11 степени.

137

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Турук, Юрий Владимирович, 2004 год

1. Н.А. Петров, Б.К. Мышляев. О влиянии механизированной крепи на эффективность работы очистного комплекса — Уголь, № 11, 1991— С. 44.

2. Н.Л. Разумняк, Е.Ф. Козловчунас, А.И. Петров, Б.К. Мышляев. Очистные работы на шахтах Российской Федерации М.: Недра, 1995.- 160 с.

3. Краткие итоги работы угольной промышленности за 1997 г. Уголь, № 1, 1998.

4. Б.К. Мышляев. Результаты работы очистных забоев на шахтах РФ и ФРГ. Уголь, сентябрь 1994.-С. 11-15.

5. X. Кундель. Выемка угля. М.: Недра, 1986. — 288 с.

6. А.Д. Игнатьев. Струговая выемка угля. М.: Недра, 1978 - 238 с.

7. Ю.П. Золотарев. Обоснование параметров струговых механизированных комплексов при выемке пластов со слабой почвой. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: 2000. — 239 с.

8. Ю.Протокол приемочных испытаний опытного образца комплекса очистного стругового КД90СО. Шахты, 1996. - 40 с.

9. СО 90У типов с энерговооруженностью 640 — 1000 кВт для выемки пластов мощностью 0,9 — 1,5 м с тяжелыми кровлями лавами длиной до 250 м с нагрузками 2500 4000 т/сутки». - ОАО «ШахтНИУИ» Шахты, 2000.-30 с.

10. В.А. Матвеев, Ю.В„ Турук. Анализ эффективности технологии выемки тонких пластов угля. Состояние и перспективы развития Восточного Донбасса: Сб. науч. тр.: В 2 ч. Ч 1./ Шахтинский Институт ЮРГТУ. -Новочеркасск. 2001- С. 38-41.

11. Протокол № 13 23/22 рассмотрения работы струговых комплексов МКД 90СО и МКД 90СН на шахтах Восточного Донбасса. - «Росуголь», М.: 18 сентября 1996. - 6 с.

12. Провести исследования кинематического и силового взаимодействия элементов стругового комплекса друг с другом, боковыми породами и угольным пластом. Отчет / ОАО «ШахтНИУИ». Рук. раб. В.Д. Турук -Шахты, 2002. 56 с.

13. Руководство по управлению горным давлением на выемочных участках шахт Восточного Донбасса. Шахты, 1992. — 214 с.

14. В.А. Матвеев. Управление состоянием массива горных пород. Учебное пособие. — Новочеркасск, 1994. 96 с.

15. Якоби. Практика управления горным давлением. — М.: Недра, 1987.-566 с.

16. Ю.А. Коровкин. Механизированные крепи очистных забоев. М. :Недра, 1990.-414 с.

17. А.В. Докукин, Ю.А. Коровкин, Н.И. Яковлев. Механизированные крепи и их развитие. М.: Недра, 1984. - 288 с.

18. В.Н. Хорин. Расчет и конструирование механизированных крепей. — М.: Недра, 1988.-256 с.

19. Ю.А. Коровкин. Методика анализа, оценки оптимизации конструктивных схем секций механизированных крепей. — М. ИГД им. А.А. Скочинского, 1990 г.

20. Ю.А. Коровкин. О классификации кровель в комплексно-механизированных очистных забоях. Уголь. № 1,1980 г.23 .А.А. Орлов, С.Г. Баранов, Б.К. Мышляев. Крепление и управление кровлей в комплексно-механизированных очистных забоях. М.: Недра, 1993.-284 с.

21. Г. Ирресбергер. Развитие механизированных крепей для угольных лав. Глюкауф, 1978, №18 (Русский перевод).

22. Протокол приемочных испытаний опытного образца мехкомплекса КМП 06/15. Гуково, 2002. - 30 с.

23. Протокол № 28 приемочных испытаний комплекса КМП 06/15 в лаве № 368 шахты «Гуковская» (промежуточный). — Гуково, 2002. — 7 с.

24. В.А. Матвеев, Ю.В. Турук. Особенности взаимодействия призабойных консолей секций механизированных крепей с породами кровли в очистном забое. Вестник Шахтинского института ЮРГТУ (НПИ): Материалы 52-й научно-практической конференции. - Шахты. 2003.

25. И.А. Кияшко, С.А. Саратикянц, Н.П. Овчинников. Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами. -М.: Недра, 1990.- 128 с.

26. А.А. Орлов, В.Ю. Сетков, С.Г. Баранов и др. Взаимодействие механизированных крепей с кровлей. М.: Недра, 1976. - 336 с.

27. Временные указания по управлению горным давлением в очистных забоях на пластах мощностью до 3,5 м с углом падения до 35е. — JI. 1982. 136 с.

28. РТМ 12.44.056-85 Методики расчета распределения сопротивления механизированных крепей по ширине рабочего пространства (вероятностный метод оценки). 32 с.

29. ГОСТ 28597-90 Крепи механизированные для лав. Основные параметры. Общие технические требования. — М. 6 с.

30. Правила безопасности в угольных шахтах. М., 1995. - 242 с.

31. Нормативы по безопасности забойных машин, комплексов и агрегатов. — 1990.-102 с.

32. А. Жуков. Изучаем DELPHI. СП, Питер, 2002. - 352 с.

33. В. Фаронов. DELPHI 6. Учебный курс. СП, Питер, 2002. - 512 с.37. «Дон-Фалия» Руководство по эксплуатации секции крепи BS2.1X, DBT — Германия. — 110 с.

34. Комплекс очистной МКД 90Т. Технические условия ТУ 3141-00400165573-95.- Каменск (КМЗ), 1999.-20 с.

35. Комплекс очистной МКД 90Т. Руководство по эксплуатации МКД 90Т.00.00.00РЭ. Каменск (КМЗ), 1995. - 153 с.

36. И.А. Симвулиди. Расчет инженерных конструкций на упругом основании. М.: Высшая школа, 1987. — 576 с.

37. В.В. Ржевский, Г.Я. Новик. Основы физики горных пород. М.: Недра, 1984.-360 с.

38. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород. М.: Недра, 1975.-280 с.

39. Герсеванов Н.М. Труды ВИОСа. Функциональные прерыватели и их применение в строительной механике. М.: Госстройиздат, 1934.

40. РТМ 24.007.01 Крепи механизированные. Перекрытия и основания. Расчет на прочность. Методика. 1972. - 60 с.

41. Турук Ю.В., А.В. Черкесов. Алгоритм расчета сопротивления однорядной щитовой секции механизированной крепи. — Вестник Шахтинского института ЮРГТУ (НПИ): Материалы 52-й научно-практической конференции. Шахты. 2003.

42. Методические документы по определению нагрузок на очистные забои угольных шахт. М., 1980. — 140 с.

43. В.А. Матвеев, А.П. Бондаренко. О выборе рациональных схем расположения секций крепи при струговой выемке. — Уголь, 1973, № 5. -С. 32-37.

44. В.А. Матвеев, А.П. Бондаренко. Анализ схем расстановки и передвижки механизированных крепей в струговых лавах по фактору устойчивости и «топтания» кровли. Сб. науч. трЛИахтНИУИ, 1972. Технология и техника струговой выемки антрацитов. — С. 32-34.

45. В.А. Матвеев. Оценка различных форм обнажения кровли в очистных забоях по критерию опасности обрушения. Уголь, 1972, № 6., с. 8-10.

46. Протокол приемочных испытаний опытного образца комплекса очистного стругового «Дон-Фалия 5». Шахты, 2000. - 33 с.

47. Ю. Векслер, М. Ройтер, Ш. Куч. Перспективы автоматизированного управления процессами добычи угля. Уголь, 2002, № 5. - С. 32-34.

48. Г. Презент, С. Баймухаметов и др. Струговая установка фирмы DBT (Германия) в Караганде. Первые результаты. Уголь, 2002, № 4.-С. 20-21.

49. Временные методические рекомендации по комплексной оценке эффективности мероприятий научно-технического прогресса в угольной промышленности. — М., 1990. — 327 с.

50. Комплекс очистной струговый МКС. Технические требования. Шахты (ОАО «ШахтНИУИ»), 2002. - 15 с.