Новый тип крепи сопряжений выработок выпуска и доставки на рудниках Криворожского бассейна

Узел сопряжений выработок выпуска и доставки является одним из основных узлов сопряжений выработок в шахте, от состояния которого зависят производительность очистного забоя, уровень травматизма и потерь руды. Через этот узел пропускают всю руду блока. Он подвержен воздействию взрывных работ при вторичном дроблении, а также горного давления.

Согласно статистическимданным, при подземной разработке месторождений железных руд средней и ниже средней крепости 50—60 % травм, связанных с перекреплением очистных забоев, происходит при ремонте сопряжений выработок доставки с дучками. Это обусловливается тем, что в качестве затяжки на сопряжениях чаще всего используется круглый лес или распил круглого леса. В результате взрывных работ при вторичном дроблении руды в дучках и на выработках доставки, а также при большом горном давлении деревянная затяжка деформируется и будучи не связанной между собой и с рамами арочной крепи, разбрасывается взрывной волной по выработке, а массив целиков над сопряжением разрушается.

Большое социальное значение применения КПВ-6 заключается в безопасности работ, улучшении санитарно-гигиенических условий труда и снижении физических нагрузок на проходчиков. Существенным преимуществом проходческого комплекса КПВ-6 в сравнении с выпускаемыми является высокая степень унификации по монорельсу, ходовой части, буровому оборудованию и ряду других агрегатов и деталей с очистным комплексом КОВ-25 и вспомогательным подъемником ПВ-1000 для разработки крутопадающих рудных тел различной мощности, которые становятся в настоящее время на серийное производство. Промышленное освоение этих трех машин позволит на основе одного типа монорельса комплексно решить проблему механизации проходки восстающих выработок с любыми углами наклона и эффективной очистной выемки руды из крутопадающих тел с переменными углами падения. При этом значительно упростится ремонт, обслуживание и снабжение запасными частями однотипного монорельсового оборудования.

Кроме ускорения организации серийного выпуска комплексов КПВ-6, одной из первостепенных задач дальнейшего развития техники и технологии буровзрывной проходки: вертикальных выработок является создание модификаций' механизированного комплекса, обеспечивающих проходку восстающих с площадью сечения менее 5,4 м², снижение общей массы самоходного полка и создание приспособлений и средств малой механизации для выполнения ряда вспомогательных работ.

На рудниках Кривбасса в условиях повышенного горного давления были испытаны различные виды крепи сопряжений выработок доставки и выпуска — из двутавровых балок, железобетонная, из просечного листа и др. Однако ни один из них на практике себя не оправдал и по-прежне- му до недавнего времени на шахтах применялась деревянная затяжка, легко деформируемая взрывными работам» и горным давлением. Частые перекрепления этого узла сопряжений выработок обусловливают травматизм от падающих кусков руды и породы, а также простои в работе очистных забоев.

Анализ состояния вопроса показал, что надежной конструкцией крепи сопряжения выработок доставки и выпуска в условиях проявления горного давления может быть такая крепь, которая работает совместно с арочной податливой крепью, устанавливаемой в пролете между дучками, в одном с ней режиме и одновременно обеспечивает возможность разгрузки крепи от горного давления. На этом основании институтом ВНИИБТГ и рудником им. Кирова разработана крепь сопряжений выработки доставки и выпуска типа КСВД.

Крепь типа КСВД предназначена для обеспечения устойчивости сопряжения выработок в течение всего периода их эксплуатации и защиты рабочих, занятых выпуском и доставкой, от внезапного обрушения в кровле кусков руды. Комплект крепи КСВД-1 (см. рисунок а) состоит из трех лродольных стяжек из СВП-27, 14 сегментов из СВП-17 и трубчатых лобовин с деревянным сердечником. С помощью скоб и планок продольные стяжки соединяют с рамами податливой крепи, а сегменты — с продольными стяжками. Таким образом, элементы крепи сопряжений связаны между собой и с рамами податливой крепи, работают с ними в одном режиме, чем обеспечивается такая же устойчивость крепи сопряжений, как и податливой крепи в пролете между выработками выпуска. Устойчивость крепи КСВД достигается и тем, что незакрепленное пространство между сегментами обеспечивает разгрузку от горного давления.

Монтаж крепи сопряжения выработок доставки с дучками производится по мере проходки выработок. Организация и последовательность работ по монтажу крепи КСВД следующие. После проходки выработки доставки на длину 2—3 м за соответствующую пару дучек и приведения выработки в безопасное состояние у «окон» дучек устанавливают спаренные рамы крепи из СВП-27, арки которых соединяют тремя продольными стяжками. На продольные стяжки навешивают и затем закрепляют скобами сегменты, расстояние между которыми 70—80 мм. При монтаже крепи сопряжений типа КСВД необходимо перед навешиванием сегментов привести в безопасное состояние сопряжение выработок путем оборки кровли и перекрытия сопряжений временным полком из распила, который укладывают на лобовины.

Масса крепи 500 кг, в том числе из спецпрофиля СВП-27 и СВП-17 330 кг. Крепь КСВД прошла промышленные испытания на шахтах Кривбасса в 1980—1981 гг. Приемочные испытания проводились на шахте «Северная» РУ им. Кирова в блоке № 87 на подэтаже 730 м при отработке панели 6—7 южная в соответствии с программой и методикой, разработанными ВНИИБТГ.

Штреки 6-й и 7-й южныепройдены в гидрогематито- мартитовой руде с коэффициентом крепости по Протодья- конову /=4-J-7. Сопряжения с дучками в штреке 7-м южном и со второй парой дучек в штреке 6-м южном были закреплены крепью КСВД-1 из сегментов с длиной внешней хорды 700 мм. Соединение сегментов с продольными стяжками осуществлялось плоскими (см. рисунок б) и фигурными (стандартными) планками. Планки на боковых стяжках располагались с внутренней и внешней сторон. На монтаж крепи КСВД у одной пары дучек двумя крепильщиками затрачивалось около полсмены.

При обрушении массива панели израсходовано 16 734 кг ВВ. Средний расход ВВ на вторичное дробление руды составил 55 г/т. За период испытаний из панели добыто 72,5 тыс. т руды. При этом не требовалось никакого ремонта крепи сопряжений.

В трех случаях после разрушения надштрекового целика у второй и третьей пары дучек штрека 6-го южного и у четвертой пары дучек штрека 7-го южного спаренные арки после исчерпания податливости опустились на 25—30 см. Вместе с аркой опустилась и крепь КСВД. В этих случаях роль надштрекового целика стала выполнять крепь КСВД. Под действием веса столба обрушенной руды и породы высотой 730 м крепь КСВД не подвергалась деформации до конца отработки.

В результате испытаний было установлено, что крепь КСВД-1 обеспечивает повышение устойчивости сопряжений и безопасности работ по выпуску и доставке при отработке панелей в рудах средней и ниже средней крепости. Суммарные экономические затраты при креплении сопряжений выработок крепью КСВД-1 в 1,5—2 раза меньше, чем затраты на крепление и поддержание выработок при обычной крепи сопряжений. Более надежна и менее металлоемка крепь КСВД с сегментами длиной по внешней хорде 700 мм с плоскими планками. Решением приемочной комиссии крепь КСВД рекомендована к серийному изготовлению. На нее получено авторское свидетельство на изобретение.

В 1982 г. начаты серийное изготовление крепи КСВД-1 на Дзержинском рудоремонтном заводе и внедрение ее на рудниках Криворожского бассейна.

Как видно из приведенных данных, крепь находит широкое применение. В 1983 г. было внедрено 1720 комплектов крепи. Внедрение ее продолжается. Потребность в крепи КСВД в Кривбассе ориентировочно 2000—2500 комплектов- в год.

В процессе внедрения крепи КСВД выявлены некоторые нарушения при ее монтаже: стяжку из СВП-27 в основном закрепляют двумя скобами (а не четырьмя); в отдельных случаях боковые стяжки вообще не соединены со спаренными арками, а лежат на деревянной затяжке между дучками; гайки для закрепления сегментов часто не затягивают до конца и не подтягивают при эксплуатации, вследствие чего сегменты как следует не закрепляют; в ряде случаев из-за неправильной установки спаренных арок (одна выше, другая ниже) удлиненная скоба для закрепления стяжек из СВП-27 на арках оказывается короткой. Отмеченные нарушения, а также заводской брак, обусловливающий неплотное примыкание сегментов к стяжкам из- за того, что при заготовке сегментов рубка их производится не под прямым, а под косым углом, предопределяют ослабление конструкции крепи и работу ее не в заданном режиме. Вследствие этого в ряде случаев, особенно в условиях проявления усиленного горного давления, элементы крепи КСВД-1 преждевременно деформировались. Устранение нарушений и заводского брака обеспечит надлежащую устойчивость крепи.

Вместе с тем для условий проявления высокого горного давления разработаны усиленные конструкции крепей сопряжений выработок: КСВД-1а (см. рисунок в) с дугой жесткости; КСВД-2 (см. рисунок г) с центральными спаренными стяжками; КСВД-3 со стяжками из СВП-27 и СВП-17 и центральной усиленной стяжкой; КСВД-За (см. рисунок д) с тремя усиленными стяжками; КСВД-4 (см. рисунок е) со стяжками из СВП-27 или СВП-17 без сегментов.

Наиболее приемлемым для условий повышенного горного давления являются конструкции КСВД-1а и КСВД-2 (см. таблицу).

Увеличение массы крепи КСВД-2 по сравнению с КСВД-1 на 13 % обеспечивает повышение нагрузки на крепь на 50 %. В условиях проявления очень высокого горного давления должна применяться крепь КСВД-4. Однако, поскольку спаренные арки (рамы крепи из СВП-27 у сопряжения выработок доставки с дучками) выдерживают давление 69—79 Па, для реализации возможностей крепи КСВД-4 при некоторых ее разновидностях необходимо устанавливать у дучек дополнительные рамы податливой крепи из СВП-27.

Крепь типа КСВД:

является надежной конструкцией для сопряжений выработок доставки и выпуска в условиях проявления горного давления;

может применяться в рудах средней и ниже средней крепости и устойчивости при парном расположении дучек шириной 1,5—1,8 м и установке арочной податливой крепи в пролетах между дучками. В зависимости от проявления горного давления могут применяться обычные или усиленные конструкции КСВД; повышает устойчивость сопряжений выработок, способствует снижению травматизма горнорабочих при выпуске руды и уменьшению затрат на перекрепление выработок.