Определение ширины выемочного столба при добыче из коротких очистных забоев односторонними заходками

Минимальная ширина выемочного столба b_min определяется из условия обеспечения его устойчивости (рис) и рассчитывается по формуле разработанной на основе экспериментальных исследований по установлению зон запредельного состояния угольного массива в целиках от 5 до 16 м, при глубине горных работ до 350 м.

h_в – высота выработки, м;

Υ_t1 – Функция ползучести, учитывающая изменение свойств угольного массива во времени принимается равной Υ_t1 = 2,39;

k – коэффициент концентрации напряжений принимается равным К=3;

γ_п – плотность горных пород принимается равной 2,5 т/м³;

Н – глубина горных работ, м;

F₁ – коэффициент учитывающий отношение упругой деформации к полной при деформировании угля до разрушения:

- для слабых углей F₁ = 0,7;

- для прочных углей F₁ = 0,6;

- способных накапливать упругую энергию, F₁ = 0,8;

σ_{сж у} – предел прочности угля на одноосное сжатие, т/м²;

f_у – коэффициент крепости угля принимается равным f_у =1;

m – мощность угольного пласта, м;

d₁ и d₂ – коэффициента, учитывающие трещиноватость угольного массива, d₁=0,5 и d₂=1,5;

l_я – размер несущего ядра в выемочном столбе, м, который следует принимать

В случае если l_я ≤ 0 рекомендуется принимать l_я ≥ h_в;

Рисунок 1 – Минимальная ширина выемочного столба

Определение ширины выемочного столба в зависимости от типа выемочной машины

Ширина выемочного столба при механогидравлической выемке угля определяется по техническим характеристикам выемочного комбайна и способа управления: для всех типов комбайнов с ручным управлением b_м ≤ 8 м, с дистанционным b_м ≤ 20 м; при гидромониторной выемке определяется по формуле:

где l_р – рабочая длина гидромониторной струи, м;

Y₁ – ширина заходки, м определяется по формуле;

где k_ф – коэффициент формы проточного канала, равный 2,5 – для гидромониторов ГМДЦ-3М, ГМДЦ-4 и 3,0 - для 12ГД-2 и 16ГД.

ℇ – коэффициент турбулентной структуры струи;

d_н – диаметр насадки, м.

где Д_с – диаметр проточной части ствола гидромонитора; для гидромониторов типа ГМДЦ Д_с = 0,11 м., а для 12ГД и 16ГД - Д_с = 0,13 м

γ – коэффициент кинематической вязкости = 10^-6 м³/с;

Расход воды через ствол гидромонитора Q, м³/с определяется по формуле:

где Р – рабочее давление в Па;

 – плотность технической воды ( = 10³⁾ кг/м³;

d_Н – диаметр насадка, м;

 – коэффициент расхода для коноидальных насадок 0,97; для других 0,95.

Таблица 1 – Характеристики гидромониторов

Наименование основных параметров и размеров	Норма
	12ГД2	16ГД	ГМДЦ4
Рабочее давление воды, МПа, не более	12	16	16
Объемный расход воды, м3/с, не более	0,11	0,11	0,05
Диаметры сменных насадок гидромонитора, мм	25; 28; 30	22; 25; 28	18; 20
Углы поворота ствола, град.:
– в горизонтальной плоскости без перестановки фиксирующего пальца	90	90	90
– в горизонтальной плоскости с перестановкой фиксирующего пальца	180	190	210
– в вертикальной плоскости: вверх, вниз	80, 20	70, 25	80, 20
Расстояние от пульта управления до гидромонитора, м, не менее	10	14	14
Рабочее давление масла в системе управления, МПа, не более	5	5	5
Габаритные размеры гидромонитора, мм, не более: длина, ширина, высота	2300, 776, 790	2430, 560, 800	1650, 450, 670
Масса, кг, не более: -гидромонитора -маслостанции -общая (включая пульт и шланги)	300, 90, 500	350, 90, 550	190, 90, 500

Значения расхода воды через ствол гидромонитора в зависимости от его типа и рабочего давления приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Характеристики гидромониторов

Параметры	Тип гидромонитора
	12ГД-2			16ГД				ГМДЦ4
dН, м	0,025	0,028	0,03	0,022	0,025	0,028	0,018		0,02
Р, МПа	12	12	12	16	16	16	16		16
Q, м3/с	0,07	0,09	0,1	0,07	0,09	0,1	0,04		0,05

Величина коэффициент турбулентной структуры струи ℇ в зависимости от типа гидромонитора и расхода воды через его ствол приведена в таблице 3.

Таблица 3 – Величина коэффициент турбулентной структуры струи ℇ

Параметры	Тип гидромонитора
	12ГД-2			16ГД				ГМДЦ4
dН, м	0,025	0,028	0,03	0,022	0,025	0,028	0,018		0,02
Q, м3/с	0,07	0,09	0,1	0,07	0,09	0,1	0,04		0,05
ℇ	0,004	0,005	0,006	0,004	0,005	0,006	0,003		0,003

Необходимое рабочее давление Р в канале ствола гидромонитора при гидроотбойке угля должно быть:

3R_у ≤ P ≤ 12R_у

где R_y – условный предел прочности угля, Мпа.