Существует два способа заполнения закрепного пространства: пневматический и гидромеханический.
При пневматическом способе сухой материал подается по трубопроводу в потоке воздуха и у разгрузочного конца трубопровода затворяется водой. Материал в закрепное пространство подается в осевом направлении.
Достоинствами пневматического способа являются быстрое схватывание, не требуется изоляции участка заполнения от забоя, возможность транспортировки смеси на значительные расстояния.
Недостатками этого метода являются: сложность использования любого материала и выполнения параллельно других проходческих работ из-за пылеобразования, износ трубопровода при транспортировке сухих смесей.
Значительным преимуществом гидромеханического способа является возможность параллельного выполнения других проходческих работ в забое выработки.
Недостатками этого метода являются: необходимость размещения в забое дополнительного оборудования, перемещаемого вслед за подвиганием забоя, необходимость отшивки со стороны забоя заполняемого участка, высокое давление подаваемого материала в закрепное пространство и продолжительные сроки схватывания, что требует принятия специальных мер по укреплению затяжки
Таким образом, гидромеханический способ более технологичен для сохранения высоких темпов проведения выработки, а пневматический обеспечивает лучшие условия работы крепи [1].
При производстве тампонажа закрепного пространства песчано-цементным раствором или другими твердеющими материалами крепь будет деформироваться совместно с породным контуром. При этом, образованная тампонажным раствором, оболочка будет воспринимать как нормальные, так и котельные усилия, причем последние существенно уменьшают величину изгибающих моментов в оболочке.
Упрочненные при тампонаже породы и образованная жесткая оболочка в закрепном пространстве предотвращают дальнейшее сдвижение пород и, полностью воспринимая горное давление, являются одним из несущих элементов крепи. Несущая способность образованной бетоно-породной крепи зависит от прочности пород, их трещиноватости, величины раскрытия трещин, а также от прочности тампонажного камня, заполнившего их.
Анализ применения тампонажа закрепного пространства позволяет сделать вывод о его существенном влиянии на устойчивость горных выработок. При этом в подавляющем большинстве случаев тампонаж закрепного пространства приводил к стабилизации смещения породного контура выработки [2].
Установлено, что при тампонаже на расстоянии 0,3-0,5 м от контура выработки происходит заполнение открытых трещин цементным раствором, а на расстоянии до 1 м в мелкие трещины проникает вода с небольшим содержанием цемента. Проникновение раствора в эти трещины является результатом отжима цементного молока при нагнетании раствора на крепь, протекающем при максимальном в этом случае давлении нагнетания, достигающем 0,2-0,3 МПа, а нередко 0,6 МПа. О наличии небольшого содержания цемента в отжатом цементном растворе свидетельствуют слабые железненные поверхности трещин в породном массиве. Интенсивность проникновения тампонажного раствора с удалением вглубь массива снижается, и на расстоянии более 1,5 м лишь в отдельных местах наблюдались следы железнения трещин цементным молоком [1]. На основании исследования можно заключить, что вокруг выработки вследствие проникновения раствора в приконтурный массив при тампонаже образуется породобетонная оболочка, ширина которой достигает 0,8-1 м.
Необходимая глубина укрепления рассчитывается по формуле:
hу=r*Kt (0,2+1,6*Ux) +0,2, (3.25)
где r- полупролет выработки (вчерне) в направлении предполагаемого тампонажа, м. Равна половине ширины выработки.
Ux- смещение пород в выработку в направлении тампонажа, м Ux=0,25 м.
Kt- коэффициент времени тампонажа относительно проходческих работ, Kt=0,2.
hу=0,5*4,52*0,2 (0,2+1,6*0,25) +0,2=0,47, принимаем 0,5 м.
Коэффициент укрепления:
Ку= (2*g*Н/m*dсж) - 0,6, (3.26)
где g - объемная масса пород почвы, g=0,025 МН/м3. Н - фактическая глубина ведения очистных работ, Н=40 м. m- коэффициент стойкости пород, m=0,95. dсж - среднее значение сопротивления пород сжатию, dсж= 10*f =10*5=50 МПа.
Ку= (2*0,025*40/0,95*50) - 0,6=0,04.
Прочность на сжатие укрепленных пород:
dсж (у) = (1+Ку) dсж= (1+0,04) *50=52 МПа. (3.27)
Необходимое количество раствора для производства тампонажа:
V=0,3*hу (r+hу/r) =0,3*0,5 (2,26+0,5/2,26) =0,37, принимаем 0,4 м3.
Тампонажные шпуры располагаются в шахматном порядке со средней плотностью - один шпур на 2 -2,5 м2 поверхности породных обнажений. Водоцементное отношение тампонажных растворов 0,5…1,0.
Для цементного и цементно-песчаного раствора состава Ц: П=1: 1 необходимо применять цементы марки 400 и более.
Данные о запасах по пласту m3 представлены в приложении Б.
Коэффициент извлечения:
Кизв. =Зпр. /Збал., (3.28)
где Збал. - балансовые запасы, тыс. т, Зпр. - промышленные запасы, тыс. т.
Кизв. =5117/5816=0,89.
Производственная мощность шахты годовая равна 180 тыс. т/год,
рассчитаем ориентировочный срок доработки запасов шахтного поля:
Тр=Зпр. /Аг., (3.29)
Тр=5117/180=28 лет
Выемка угля из лавы №16 производится при помощи механизированного комплекса КД-80, в состав которого входят: механизированная посадочная крепь "Донбасс-80", очистной комбайн КА-80.
Комплекс КД-80 применяется на тонких пластах при угле падения пласта до 35 °.
В состав комплекса входят: узкозахватный комбайн КА-80 с вынесенной системой подачи ВСП, механизированная крепь "Донбасс-80", передвижной скребковый конвейер СП-202.
Крепь "Донбасс-80" - оградительно-поддерживающего типа состоит из однотипных секций, соединенных с забойным конвейером. Секции состоят из четырех гидростоек, жесткого основания, верхнего и оградительного перекрытий [3].
Вслед за проходом комбайна гидростойки секции крепи, готовой для передвижки, разгружаются, после чего секции с активным подпором передней пары гидростоек подтягиваются механизмом передвижения к конвейерному ставу, гидростойки распираются и обнаженная кровля подпирается верхняками с козырьками. Подтягивание секций крепи производится последовательно, в результате чего передвигаемая секция всегда находится между соседними распертыми секциями крепи. Корректировка положения секций выдвижением боковых щитов производится специальными гидроблоками.
Оградительное перекрытие защищает рабочее пространство лавы с боковых сторон и со стороны выработанного пространства от обрушающейся породы кровли и осуществляет неизменную в плоскости пласта шарнирную связь основания и перекрытия, чем обеспечивает направленное перемещение секции крепи при передвижке.
С отставанием на 15 м от комбайна производится передвижка конвейера с изгибом става.
Выемка угля производится по челноковой схеме. Выемка угля в нишах производится буровзрывным способом. Бурение шпуров производится ручным сверлом СЭР-19Д.
Буровзрывные работы производятся в соответствии с требованиями ПБ при взрывных работах и паспортом БВР. Допуск рабочих к месту ведения работ разрешается лицом технического надзора только после того, как будет установлено, что работа в месте взрыва безопасна. Получив разрешение горного мастера на возобновление работ по выемке ниш после производства взрывных работ рабочие, занятые на этих работах, начинают уборку угля и крепление ниш в следующей последовательности: производят зачистку угля на неработающий конвейер с завальной стороны конвейера, причем рабочий производит уборку угля находясь при этом все время в закрепном пространстве; убрав уголь на протяжении 1 м (расстояние между стойками вдоль лавы), рабочий должен убедиться в надежности распора впереди стоящих стоек, и, если крепь не нарушена ВР, то работы по уборке угля могут продолжаться до следующего ряда крепления.
Таким образом, уборка угля и восстановление крепи производится с завальной стороны конвейера до головки конвейера.
На головках конвейера рабочий должен убедиться в надежности ее крепления и, если необходимо, закрепить. Убедившись в надежности крепления головки конвейера, рабочий дает сигнал на включение конвейера.
После прокачки конвейера рабочие, убедившись в безопасности рабочего места, начинают уборку угля в нише с забойной стороны конвейера. Причем, сначала убирается и производится крепление вдоль конвейера на ширину 0,8 м. Таким образом, уборка угля в нише и ее крепление производится полосами шириной 0,8 м вдоль конвейера.
При работе лавы возникает необходимость в удлинении (сокращении) конвейера лавы в случае изменения длины лавы, необходимости улучшения пересыпа. Возникает необходимость и в замене деформированных или изношенных рештаков конвейера в лаве, на сборном штреке.
Все материалы и оборудование, необходимые для работы лавы №16 пласта m3, доставляются в вагонетках ВГ-1,6 или площадках, изготовленных на их основе, с поверхности по вспомогательному стволу и 4 восточному откаточному штреку пласта m3 к заезду на бремсберг №7 согласно существующих паспортов на доставку материалов и откатку грузов.
По заезду и бремсбергу №7 материалы доставляются при помощи лебедок ЛШВ-1 и ЛВ-25 до сопряжения со сборным штреком №4.
По сборному штреку №4 материалы лебедкой ЛШВ-1 доставляются до сопряжения лавы №16 со штреком, где выгружаются и складируются с соблюдением необходимых по ПБ зазоров к подвижному составу.
При доставке материалов на вентиляционный штрек лавы №16 материалы лебедками доставляются по бремсбергу №7 до сопряжения с вентиляционным штреком, далее лебедкойЛШВ-1 они доставляются по вентиляционному штреку до сопряжения с лавой, где разгружаются и складируются с соблюдением необходимых по ПБ зазоров.