3.3. Перевірка несучої здатності секції кріплення

Кріплення очисного вибою безупинно взаємодіє з безпосередньою покрівлею і періодично, у міру її обвалення – з основною покрівлею. У визначених умовах основна покрівля не впливає на поводження порід безпосередньої покрівлі. Відшаровуючись від основної покрівлі, безпосередня покрівля своєю вагою натискає на кріплення. Секції кріплення повинні витримати вагу безпосередньої покрівлі з врахуванням можливого її зависання у виробленому просторі лави.

У технічній характеристиці кріплення зазначено опір підтримуючої частини. Величина опору змінюється від 300 до 1000 кН/м². Знаючи вагу безпосередньої покрівлі, можна перевірити, чи витримає секція кріплення навантаження. Розрахункова схема подана на рис. 3.2.

Відповідно до розрахункової схеми, навантаження R на підтримуючу частину секції кріплення складе

, т, (3.5)

де b_крепи – крок установлення кріплення, м;

l_кон – можлива величина зависання покрівлі, м;

l_кр – довжина кріплення, м;

h_н.к. – висота безпосередньої покрівлі, м;

- середня щільність порід, т/м³.

Основна покрівля

Безпосередня

покрівля

Рис. 3.2. Розрахункова схема для визначення навантаження на секцію механізованого кріплення

Кріплення витримає вагу безпосередньої покрівлі, якщо витримується умова R_п>R₁, де R_п – паспортний опір підтримуючої частини секції кріплення, кН/м², R₁ – навантаження на 1 м² секції кріплення, кН/м².

Площа верхняка механізованого кріплення S складе:

, м². (3.6)

Отже, навантаження R₁ на 1 м² секції кріплення складе

, кН/м².

Довідковий матеріал до виконання завдання №4

Під продуктивністю вугільного комбайна розуміють кількість вугілля, відокремленого комбайном від пласта за одиницю часу.

Продуктивність комбайна визначається за формулою

Q = V_nm_вr, т/хв, (4.1)

де V_n - швидкість подачі комбайна, м/хв;

m_в - потужність пласта, м;

r - ширина захвату комбайна, м;

 - густина вугілля, т/м³.

Для конкретного пласта і комбайна величини m_вr – постійні. Таким чином, продуктивність комбайна залежить тільки від швидкості його подачі.

Швидкість подачі комбайна визначається за трьома факторами: опірності вугілля різанню, газовому фактору і швидкості кріплення лави.

Швидкість подачі комбайна за опірністю вугілля різанню, м/хв

, м/хв, (4.2)

де N_уст – стала потужність двигуна комбайна, кВт;

H_w - питомі енерговитрати на руйнування вугілля, кВт*год/т;

m – потужність пласта, що виймається, м;

r - ширина захвату комбайна, м;

 - середньозважена густина вугілля, т/м³;

Стала потужність двигуна розраховується за формулою

N_уст=(0,7-0,9) N_пасп , кВт, (4.3)

де N _пасп – паспортна потужність двигуна.

Середньозважена густина вугілля визначається з урахуванням породних прошарків за формулою (2.1).

Питомі енерговитрати на руйнування вугілля, кВт*год/т

H_w=0,00185A_p (0,77+0,008R), (4.4)

де A_p - опірність вугілля різанню, кН/м. Визначається за формулою (2.2);

R - показник руйнування пласта. Для в’язкого вугілля R=0,25A_p, для крихкого – R=0,15A_p, для вельми крихкого – R=0,09A_p.

Швидкість подачі комбайна за газовим фактором, м/хв

, м/хв., (4.5)

де v = 4 м/с - припустима за ПБ (§161) швидкість руху повітря в лаві;

m_вин - потужність пласта, що виймається, м;

 - густина вугілля, т/м³;

b - ширина привибійного простору лави, м;

 - коефіцієнт звуження повітряного струменя ( =0,7...0,9);

d = 1% - допустимий за ПБ (§194) вміст метану у вихідному струмені;

k_вп - коефіцієнт, що враховує рух частини повітря по відпрацьованому просторі. Для лав, що працюють з повним обваленням коефіцієнт k_вп=1,2-1,3;

q - метаноємність пласта, м³/т;

r - ширина захвату комбайна, м;

m_геол - геологічна потужність пласта, м;

k_н - коефіцієнт нерівномірності виділення метану в лаву. При видобутку кам’яного вугілля k_н=1,4, при видобутку антрацитів – k_н=1,6.

Швидкість кріплення лави, м/хв

, м/хв, (4.6)

де b_кр - крок установлення секцій кріплення, м;

t_кр - тривалість циклу пересувки кріплення, хв.

Для механізованої кріплення

t_кр=t₁+t₂+t₃+t₄+t₅, (4.7)

де t₁ - час на переміщення робітника від секції до секції й огляд покрівлі, (0,06-0,08хв);

t₂ - час на зачищення секції кріплення перед пересуванням, (0,08-0,8хв) (якщо t₂>0,5 хв, то на зачищення секцій необхідно ставити окремого робітника);

t₃ - час на розвантаження секцій кріплення, (0,05-0,07 хв);

t₄ - час на пересування секції кріплення, (0,05-0,08 хв);

t₅ - час на розпір секцій (0,05-0,07 хв).

Для індивідуального кріплення тривалість циклу розраховується аналогічно, відповідно до прийнятої технології установки рам.

Розрахункова швидкість подачі комбайна приймається в результаті зіставлення отриманих результатів. Швидкість подачі, розрахована за газовим фактором, при необхідності може бути збільшена за рахунок інтенсифікації провітрювання (ПБ §161) чи часткової дегазації пласта. За кріпленням – за рахунок зміни схеми кріплення з послідовної на шахову.