Керамические стойки для крепления концевых участков лав

УДК 622.284.25

Ю. Г. Литвинов, Ю. А. Пивень,

кандидаты техн. наук (ДонНИИ)

Н. А. Алышев, канд. техн. наук (Шахта им. К. Маркса)

КЕРАМИЧЕСКИЕ СТОЙКИ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КОНЦЕВЫХ УЧАСТКОВ ЛАВ

Постоянно ухудшающиеся горно-геологические условия разработки пластов на больших глубинах обусловливают необходимость увеличения плотности установки призабойной и специальной крепей. Однако из-за систематической недопоставки шахтам лесных материалов и их высокой стоимости реализация требуемой по условиям безопасности плотности крепи затруднена. Такие обстоятельства и определяют принципиальную актуальность создания индивидуальных крепей из новых материалов.

Одним из направлений создания новых индивидуальных крепей являются стойки из керамических материалов, отличающиеся высокой прочностью при сжатии (до 800 МПа). Это свидетельствует о принципиальной возможности использования керамики в качестве крепи, обладающей достаточной несущей способностью при относительно малой массе. Кроме того, из керамики можно получать изделия трубчатой формы, стоимость которых при серийном производстве сопоставима со стоимостью лесоматериалов. Крепь из керамики более долговечна, так как не подвержена коррозии и гниению.

ДонНИИ и Институтом проблем прочности НАН Украины разработаны керамические стойки из труб диаметром от 150 до 220 мм; длина их — до 400, 401—500, 501—700 мм; толщина стенки 10—15, 15— 25, 25—30 мм; несущая способность 160, 250, 300 кН; масса не более 10, 24, 50 кг; продольное искривление при длине 700 мм — 5 мм. Стойки имеют специальное покрытие, предохраняющее их от воздействия ударных нагрузок при транспортировании.

Керамические стойки используются в качестве специальной крепи на крутых и крутонаклонных пластах мощностью до 1 м с боковыми породами не ниже средней устойчивости в шахтах любой категории по газу и пыли. Шаг и место установки выбираются в зависимости от конкретных горно-геологических и горно-технических условий (устойчивости и обрушаемости пород, наличия геологических нарушений и их типа, технологической схемы крепления лавы).

В целях выявления эксплуатационных качеств стоек, определения показателей, характеризующих технико-экономическую эффективность и безопасность их применения, на шахте им. К. Маркса объединения Орд-женикидзеуголь проведены промышленные испытания.

При этом выявлялись технологичность монтажа крепи, характер смещений боковых пород, преимущества и недостатки крепи в шахтных условиях. Испытания проходили на пласте /г₂ Уманский (горизонт 875 м), который опасен по выбросам угля и газа, уголь не склонен к самовозгоранию. Мощность пласта 0,6— 0,8 м, угол падения 66—68°. Непосредственная кровля представлена известняком (мощность 0,1—0,8 м) и глинистым сланцем средней устойчивости (0,8—5,4 м); основная кровля — песчаник мощностью 24 м. В почве пласта залегает песчаный сланец (2,8—4 м).

Керамические стойки устанавливались в нижней печи над откаточным штреком в качестве искусственных целиков путем возведения в каждой опоре шести штук. Стойки располагались между рамами призабойной крепи под брусья по кровле и почве пласта. Расстояние между стойками в опоре по падению 1 м и по простиранию 0,9 м. Для предохранения от воздействия перемещающихся по лаве обрушенных пород каждая из шестистоечных опор оконтуривалась органной крепью и отшивалась обаполами.

При испытаниях осуществлялись инструментальные и визуальные наблюдения за состоянием боковых пород и крепи, предусматривающие измерения: сближений боковых пород в штреке и на сопряжении лавы последовательно при установке деревянной и керамической крепей, хронометражные наблюдения. При измерениях использовались маркшейдерская рулетка и стойка СУИ.

Для обеспечения монтажа соблюдались следующие правила. Доставка стоек в лаву производилась путем передачи из рук в руки под защитой предохранительных полков. Перед установкой керамической крепи тщательно проверялось состояние пород кровли и почвы, при наличии поломов стойки заменялись. На концевом участке лавы стойки устанавливались перпендикулярно плоскостям почвы и кровли пласта. Измерения показали, что величина сближения боковых пород при керамических стойках снизилась в среднем на 14% по сравнению с аналогичной деревянной костровой крепью, а на откаточном штреке — на 25%. Сократились поломы призабойной крепи на 10%. Трудоемкость работ по монтажу в среднем на 20% ниже, чем аналогичных по несущей способности деревянных крепей. Нарушений работоспособности керамических стоек не наблюдалось. Стоимость трех таких стоек, устанавливаемых вместо усиленного деревянного костра, на 11 % ниже.

Таким образом, использование керамических стоек в качестве специальной крепи на концевых участках лав является как технически, так и экономически целесообразным.