ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СПОСОБ ВЫЕМКИ УГЛЯ
Лекция 9
Требования правил технической эксплуатации и безопасности при струговой выемке угля
Согласно ПТЭ [3] струговые установки должна применяться преимущественно на шахтах, которые отрабатывают выбросоопасные пласты, а также антрациты и энергетические угли для улучшения их качественных показателей (сортности, зольности).
Струговые, скрепероструговые установки с индивидуальной крепью должны использоваться при выемке очень тонких пластов и пропластков, а также пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа.
Для эффективной работы струговых установок с механизированной и индивидуальной крепями должны обеспечиваться такие требования:
- линию очистного забоя при отработке лавы по простиранию или падению (восстанию) необходимо располагать с учетом горногеологических условий (кливажа, обводненности, газовыделения и т.д.);
- очистной забой должен быть прямолинейным; допустимая выпуклая форма забоя со стрелой прогиба не более 1,5 м на длину 100 м.
|
|
Согласно ПБ [4]:
- не допускается пребывание и перемещение людей во время работы струговой установки:
между стойками крепи первого ряда и конвейером или забоем лавы;
на расстоянии менее 1 м по падению пласта от направляющих балок или других устройств закрепления приводных головок;
в нишах на расстоянии не менее 1,5 м от тяговой цепи струга или секции конвейера;
- во время подтягивания струговой установки по восстанию пласта не допускается проводить другие работы в лаве.
Вопросы для самоконтроля по теме 8
8.1 Составные части струговой установки статического действия и ее конструктивные особенности.
8.2 Струговые установки активного действия и их конструктивные особенности.
8.3 Конструктивные особенности стругов и управление их положением при выемке пласта.
8.4 Конструктивно-технологические особенности струговых установок для выемки пологонаклонных угольных пластов и предпочтительные условия их применения.
8.5 Направления совершенствования струговой выемки угольных пластов.
8.6 Производительность струговой выемки угля.
8.7 Состав и последовательность выполнения рабочих операций при струговой выемке угля в лаве с индивидуальной крепью.
8.8 Режим работы системы "струг-конвейер".
8.9 Требования правил технической эксплуатации и безопасности при струговой выемке угля.
Сущность гидравлического способа выемки угля в очистной выработке заключается в том, что его отбойка, разрушение и транспортировка осуществляется одновременно за счет энергии движущейся струи и потока воды. При нетрещиноватом, средней и высокой сопротивляемости разрушению угля его отбойка осуществляется струями воды, обладающими высокой скоростью свободного полета (100-120 м/с), то при транспортировке гидросмывом эта скорость снижается, но при этом увеличивается количество подаваемой воды с учетом угла наклона подошвы очистного забоя, который представляет собой заходку и примыкающую к ней выемочную выработку.
|
|
В качестве машины, осуществляемой гидравлический способ выемки угля, используется гидромонитор, с помощью которого формируется диаметр и плотность водяной струи, скорость ее движения и количество подаваемой воды. По величине диаметра регулируемого насадками на выходе из гидромонитора эти струи подразделяются на:
- тонкие - до 20 мм;
- средние - 20-40 мм;
- толстые - 40-60 мм;
- весьма толстые - более 60 мм.
В зависимости от геометрической формы продольного сечения насадки различают цилиндрические, конические и конусоидальные (рис. 9.1). Наибольшее распространение получили съемные конические сходящиеся насадки.
Рисунок 9.1 - Формы сходящихся съемных насадок гидромониторов: а - цилиндрическая; б - коническая; в - конусоидальные; dH - диаметр насадки; 1н — длина насадки, равная 200-270 мм
По характеру истечения и действия на угольный пласт гидроструи подразделяются на:
-кинетические (непрерывного истечения);
-динамические (прерывного вылета струи в виде отдельных порций воды).
Гидромониторы подразделяются на одно- или двухструнные со ступенчатым (дискретным) или непрерывным (диафрагменным) изменениями диаметра струи соответственно путем замены насадок или непрерывного его регулирования непосредственно при истечении струи.
По величине давления гидромониторные струи подразделяются на четыре класса:
-низкого, менее 3 МПа;
- среднего, 3-6 МПа;
-высокого, 6,1-60 МПа;
-сверхвысокого, более 60 МПа.
При подземном гидравлическом способе выемке угля, как правило, применяются гидромониторы среднего и высокого давления.
Гидромониторы по степени механизации управления ими различают:
ручного (рис. 9.2);
дистанционного (рис. 9.3, табл. 9.1);
полуавтоматического (рис. 9.4) [25].
Таблица 9.1 - Техническая характеристика гидромонитора 12 ГД-2
Параметр и единица его измерения | Количественное значение параметра |
Рабочее давление, МПа | до 12 |
Расход воды, м3/с | до 0,11 |
Диаметр канала проточной части, мм | |
Наибольшее расстояние до пульта дистанционного управления, м | |
Диаметр насадок, мм | 25, 28, 30, 32 |
Углы поворота ствола,· (град.) В горизонтальной плоскости: без перестановки фиксирующего пальца с перестановкой фиксирующего пальца в вертикальной плоскости: вверх | |
вниз | |
Габаритные размеры гидромонитора, мм | 2220x875x775 |
Масса гидромонитора, кг: | |
общая (включая насосную станцию, пульт управления и шланги) |
Рисунок 9.4 - Схема гидромонитора ГМДЦ-Зм с устройством полуавтоматического управления УПУ: 1 -гидроцилиндр УПУ; 2 - рукоятка управления;
3 и 4-ручки переключения ручного и автоматического режимов; 5 — полумуфта; 6 - насосная станция; 7и 8- цилиндры гидромонитора соответственно поворота и подъема ствола 9
Гидромониторы бывают одноствольными и двуствольными со съемными насадками и диафрагменными, а также со спаренными насадками, изменяющими относительно ствола свое угловое положение относительно единой оси их поворота [26].
Разрушающая энергия гидромониторной струи зависит от ее структуры и динамики воздействия на угольный забой, формирующие при соприкосновении с ним удельное давление [27]. Величина давления зависит не только от количества энергии, доставляемой движущейся с высокой скоростью гидроструей, но и угла ее встречи с плоскостью забоя. Величина этого угла с учетом начальной скорости истечения, диаметра конечного разлета гидромониторной струи влияет на контур и величину площади ее соприкосновения угольным забоем (рис. 9.5). Начальная скорость вылета струи V зависит от диаметра насадки гидромонитора dHC, конечная - VKC и диаметр разлета струи dрс - от длины ее полета 1пс (расстояние между забоем и гидромонитором). При угле встречи струи с забоем ус3 =90° ее соприкосновение струи конечным диаметром N0N'o имеет круглую форму, при 0 < ус3 ≤ 90° -эллипсовидную с наибольшей осью NtN'1 (см. рис. 9.5).
|
|
Интенсивность гидроотбойки угля зависит не только от категории сопротивляемости его разрушения струей (табл. 9.2), но плотности кливажных трещин при различных сочетаниях значений углов ψТ (угол между плоскостями кливажных трещин угля и забоя) и ус3. В рассматриваемом варианте при всех прочих равных условиях наиболее благоприятным с точки зрения повышения эффективности гидроотбойки угля должно сохраняться условие: 180°- ψ т-γс3<90°.
Рисунок 9.5- Схема действия гидромониторной струи наугольный забой;
1 - насадка ствола гидромонитора; 2 - кромка угольного забоя; 3 - струя;
4 - система природных трещин (кливаж)
Таблица 9.2 - Категории углей по сопротивляемости разрушению гидромониторными струями (классификация ДонУГИ)
Параметр и единица его измерения | Категория сопротивляемости | ||
III | IV | V | |
Удельная разрушаемость, г/см: пределы* | 70-140 | 140-280 | 280-600 |
среднее значение | |||
Необходимый напор гидромони- торной струи, МПа | 5-6 | 6-8 | 8-11 |
* диапазон пределов разрушаемости угля рассматриваемых категорий объясняется различными его прочностью и вязкостью в массиве, плотностью природной трещиноватости (кливажа), наличием в пласте гнезд и линз колчедана.