Applying noncantilevered support of mechanized complexes for developing flat seams

Abstract

Purpose. Substantiation of applying additional load-bearing structure of powered support near the face onto the bench formed within the seam by the cutter-loader actuating element, which allows to increase efficiency of coal winning. Methods. Underground investigations of bearing capability and the character of bend fracture in terms of eight coal seams in Western Donbas mines are performed. Relationships between coal bench bearing capability of flat thin seams and the place of setting load-bearing support are determined by analytical method. Correlation dependence between bench strength and coal hardness within the sample is established. Findings. The study has shown that coal bearing capability within the bench is basically determined by coal hard-ness, thickness and location of the friable band, the area and location of the spinning unit. Dependences between bearing capability of coal bench and the distance from axle mounting of the spinning unit die to the bench edge are determined. It is shown that the strength limit of coal bench is directly proportional to the strength limit of coal hardness within the sample and inversely proportional to the distance from the place of load application to the face. This study enables to determine the location of supporting structure depending on the coal hardness within the samples. Advance cut under the seam roof reduces the resistance to coal bench cuttability and induces bench spalling into large fragments. Installation of noncantilevered support structures onto coal benches decreases the rate of vertical displacement of benches and roof blocks above. Originality. When applying complexes with powered support mechanisms extensible to the whole thickness of the seam under extraction, additional load-bearing support can be installed directly on the spalling bench near the face. It will prevent caving and reduce coal ash content. Practical implications. This study has shown that the application field of noncantilevered support with the canopy resting on coal benches can be chosen according to the results of the coal sample strength testing, as the mine research into coal bench bearing capability is too labour-intensive. The performance of advanced cutting under the seam roof will enable to reduce power consumption of mining and output of coal fine fraction. Installation of load-bearing structures of noncantilevered supports onto the coal bench allows to prevent caving and reduce coal ash content.

Цель. Обоснование использования дополнительной силовой опоры механизированных крепей у забоя на уступ, образованного в пласте исполнительным органом очистного комбайна, что позволяет повысить эффективность добычи угля. Методика. Проведены шахтные исследования несущей способности и характера разрушения уступов по восьми угольным пластам шахт Западного Донбасса. Аналитическими методами установлены зависимости несущей способностью угольных уступов пологих маломощных пластов от места установки силовых опор, установлена корреляционная зависимость связывающая прочность уступа с прочностью угля в образце. Результаты. Исследования показали, что несущая способность угля в уступе определяется в основном: прочностью угля, толщиной и местом расположения слабого прослойка, площадью и местом расположения штампа давильной установки. Установлены зависимости между несущей способности угольного уступа от расстояния установки оси штампа давильной установки до кромки уступа. Показано, что предел прочности угольного уступа прямо пропорционален пределу прочности угля в образце и обратно пропорционален рас-стоянию от места приложения нагрузки до забоя. Эти исследования позволяют определять место расположе-ния опоры крепи в зависимости от прочности угля в образцах. Опережающий вруб под кровлей пласта уменьшает сопротивляемость резанию угольного уступа и способствует разрушению уступа на крупные части. Установка на угольные уступы силовых элементов бесконсольных крепей уменьшает скорость вертикальных перемещений, как самих уступов, так и блоков кровли над ними. Научная новизна. При применении комплексов, механизированная крепь которых имеет силовые опорные механизмы с раздвижностью на всю вынимаемую мощность пласта, дополнительные силовые опоры могут устанавливаться непосредственно на разрушающийся уступ у забоя, что предотвратит образование вывалов и снизит зольность угля. Практическая значимость. Проведенные исследования показали, что выбор области применения бескон-сольных крепей с опорой перекрытий на угольные уступы возможно проводить по результатам испытаний на прочность угольных образцов, так как шахтные исследования несущей способности угольных уступов трудо-емки. Выполнение опережающего вруба под кровлей пласта позволит снизить энергоемкость добычи и выхода мелких фракций угля. Установка на угольные уступы силовых элементов бесконсольных крепей позволяет предотвратить образование вывалов и снизить зольность угля.

Мета. Обґрунтування використання додаткової силової опори механізованого кріплення у забою на уступ, утвореного в пласті виконавчим органом очисного комбайна, що дозволяє підвищити ефективність видобутку вугілля. Методика. Проведено шахтні дослідження несучої здатності і характеру руйнування уступів по восьми ву-гільних пластах шахт Західного Донбасу. Аналітичними методами встановлені залежності несучою здатністю вугільних уступів пологих тонких пластів від місця установки силових опор, встановлено кореляційна залеж-ність яка зв’язує міцність уступу з міцністю вугілля в зразку. Результати. Дослідження показали, що несуча здатність вугілля в уступі визначається в основному: міцніс-тю вугілля, товщиною і місцем розташування слабкого прошарку, площею та місцем розташування штампа давильної установки. Встановлено залежності між несучою здатністю вугільного уступу від відстані установки осі штампа давильної установки до кромки уступу. Показано, що межа міцності вугільного уступу прямо пропорційний межі міцності вугілля в зразку і обернено-пропорціональний відстані від місця прикладання навантаження до забою. Ці дослідження дозволяють визначати місце розташування опори кріплення в залежності від міцності вугілля в зразках. Випереджаючий вруб під покрівлею пласта зменшує опірність різанню вугільного уступу і сприяє руйнуванню уступу на великі частини. Установка на вугільні уступи силових елементів безконсольних кріплень зменшує швидкість вертикальних переміщень, як самих уступів, так і блоків покрівлі над ними. Наукова новизна. При застосуванні комплексів, механізоване кріплення яких має силові опорні механізми з розсувними на всю потужність пласта, що виймається, додаткові силові опори можуть встановлюватися безпосередньо на уступ у забою, який руйнується, що запобігає утворенню вивалів і знизить зольність вугілля. Практична значимість. Проведені дослідження показали, що вибір області застосування беськонсольних кріплень з опорою перекриттів на вугільні уступи можливо проводити за результатами випробувань на міцність вугільних зразків, так як шахтні дослідження несучої здатності вугільних уступів трудомісткі. Виконання випе-реджаючого врубу під покрівлею пласта дозволить знизити енергоємність видобутку і виходу дрібних фракцій вугілля. Установка на вугільні уступи силових елементів безконсольних кріплень дозволяє запобігти утворенню вивалів і знизити зольність вугілля.