Обрушение и вывалы пород кровли при всех видах технологии очистной выемки остаются одним из основных травмирующих факторов травматизма (табл. 11.4).
Таблица 11.4 — Распределение случаев травматизма по травмирующим факторам при различных технологиях очистной выемки
| Средства механизации выемки угля | Распределение случаев травматизма (в % к общему числу) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| От обрушения породы и угля | При эксплуатации и обслуживании | Прочие | |||
| выемочных машин | конвейеров | Крепи | |||
| Механизированные комплексы | 35,1 | 18,1 | 19,5 | 16,6 | 10,7 |
| Узкозахватные комбайны с индиви-дуальной крепью | 61,2 | 14,3 | 12,2 | 10,3 | 2,0 |
| Струговые установки с индивидуальной крепью | 52,2 | 7,5 | 21,4 | 8,2 | 10,4 |
Высокий уровень травматизма при очистной выемке от вывалов и обрушения предъявляет определенные требования к применяемым системам разработки и способам крепления и управления кровлей.
Практика показывает, что число случаев травматизма с тяжелым и смертельным исходом при сплошной системе разработки в среднем в три раза выше, чем при столбовой.
При управлении кровлей с частичной закладкой число случаев травматизма от обрушений с тяжелым и смертельным исходом на 25 % больше, чем при управлении кровлей с закладкой выработанного пространства, а по сравнению с управлением кровлей полным обрушением меньше на 43 %.
Выбор способа управления кровлей зависит от свойств кровли и почвы пластов, глубины разработки, мощности пластов, их угла падения, склонности угля к самовозгоранию и других факторов.
Полная закладка выработанного пространства рекомендуется при породах кровли III и IV классов (в последнем случае — если невозможно управление кровлей плавным опусканием), а также при всех классах кровли на пластах, опасных по внезапным выносам угля и газа. На крутых пластах она также применяется при неустойчивых породах кровли и почвы, при разработке пластов, залегающих в сложных горно-геологических условиях, склонных к самовозгоранию, а также для защиты ответственных сооружений и водоемов на поверхности. Для закладки пользуется порода, добываемая непосредственно в шахте или транспортируемая с поверхности
Частичная закладка рекомендуется при породах кровли II класса в случае недостаточной мощности легкообрушающихся пород непосредственной кровли, не обеспечивающей достаточного подбучивания основной кровли, а также в случаях, когда работы ведутся непосредственно под основной кровлей, представленной более или менее мощными слоями труднообрушающихся пород. Рассматриваемый способ управления кровлей заключается в возведении полос по простиранию или падению из породы, получаемой в бутовых штреках. При этом способе повышается опасность травмирования людей в бутовых штреках (особенно при бурении шпуров и выкладке бутовых полос).
Плавное опускание применяют при залегании в кровле пород, способных плавно опускаться без значительных нарушений сплошности, при почве, склонной к пучению, и мощности пласта не более 1 м. В качестве специальной крепи применяют костры, устанавливаемые в один-два ряда и переносимые по мере подвигания забоя.
Полное обрушение применяют при породах I и II классов. При этом периодически вслед за подвиганием очистного забоя удаляют крепь, что приводит к обрушению пород кровли, распространяющемуся до нового ряда посадочной крепи. При использовании передвижных механизированных крепей, когда крепление забоя и управление кровлей являются единым процессом, шаг обрушения, т. е. расстояние, через которое производится искусственное обрушение, зависит от конструкции крепи и ширины захвата выемочной машины, при индивидуальных крепях шаг обрушения обычно кратен полезной глубине вруба (один — три, реже более врубов).
При отходе лавы от разрезной печи первичная посадка основной кровли происходит внезапно при площади обнажения (пролете) в 1,85 и 1,4 раза большей, чем последующие. Поэтому для предупреждения произвольных обрушений кровли при ее значительном обнажении и исключения связанных с этим несчастных случаев ведение очистных работ и крепление забоя до первичной посадки и сама первичная посадка производится по специальному паспорту.
Определение шага первичной посадки для шахт Донбасса может быть выполнено с использованием зависимости шага первичной посадки L0 от мощности основной M0 и непосредственной кровли mн:
при мощности основной кровли менее 5м
при мощности основной кровли 5 м и более
где k — коэффициент, равный 7 для глинистых сланцев, 11 — для песчанистых сланцев и 14 — для песчаников.
Зная шаг первичной посадки и мощность непосредственной кровли, можно своевременно выполнить мероприятия по обеспечению безопасности работ. При мощности непосредственной кровли более 5-ти кратной мощности пласта в период перед посадкой основной кровли необходимо увеличить плотность призабойной крепи на 25-30% (до 1,25-1,5 стойки на 1 м2 поддерживаемой площади). При мощности непосредственной кровли менее 5-ти кратной мощности пласта очистной забой следует располагать или строго по линии падения пласта, или с наклоном в сторону забоя.
При наличии непосредственно над пластом монолитных, устойчивых пород первичную посадку кровли рекомендуется производить на два ряда посадочных стоек ОКУ, располагаемых в шахматном порядке, или на гидравлическую крепь «Спутник», имеющую высокий первоначальный распор. При углах падения пласта более 15° посадка производится только снизу вверх. Для предотвращения воздушных ударов при посадке кровли рекомендуется возводить деревянные костры, оставляемые затем в выработанном пространстве, с плотностью один костер на 50-60 м2 площади кровли.
В очистных выработках должна применяться механизированная или индивидуальная крепь с характеристиками, соответствующими горно-геологическим условиям. Постоянная индивидуальная крепь должна состоять из однотипных стоек с одинаковыми характеристиками по несущей способности. В лавах, закрепленных металлической крепью, разрешается применение деревянных верхняков, а деревянных стоек — в качестве контрольных.
В очистных забоях с индивидуальной крепью случаи травматизма от обрушений пород кровли чаще всего наблюдаются в раскрепленном призабойном пространстве, особенно за комбайном в месте изгиба конвейера, т. н. «треугольник смерти». Основным техническим решением здесь является применение индивидуальной металлической крепи с консольными металлическими верхняками, что позволяет отказаться от установки временной крепи и обеспечивает постоянное нахождение людей под крепью. При этом при консольной навеске шарнирных верхняков обязательным является замыкание их в шарнирах, так как только цепочка верхняков обеспечивает устойчивость крепи в случае деформации или падения одной из стоек.
Предупреждение опасности обрушений в нишах и на сопряжениях лавы со штреками достигается отказом от ниш (с самозарубкой комбайнов косыми заездами) и применением механизированной передвижной крепью крепи на сопряжениях. На рисунке 11.4 показана механизированная крепь сопряжения ДонУГИ, состоящая из трех двухстоечных секций 1, соединенных балками 2, двух домкратов передвижки 3, опоры привода конвейера 4 и пульта управления 5.
Рисунок 11.4 — Крепь сопряжения ДонУГИ
Применение другого вида крепи допускается при невозможности применения механизированной передвижной крепи. Конструкция специальных видов крепи сопряжения отражается в паспорте выемочного участка.
В комплексно-механизированных лавах допускается применение индивидуальной металлической крепи на концевых участках, а также деревянной — в местах выкладки бутовых полос и в местах геологических нарушений. Применение деревянной крепи в лавах с индивидуальной металлической крепью допускается в местах геологических нарушений и на концевых участках, в местах выкладки бутовых полос или возведения других сооружений для поддержания сопряжений очистных забоев с примыкающими выработками.
Для предотвращения обрушений в процессе работы должна производиться проверка устойчивости кровли и забоя путем осмотра и отстукивания. При наличии признаков опасности обрушения кровли, забоя или сползания почвы на крутых пластах должна производиться оборка отслоившейся горной массы и устанавливаться дополнительная крепь. В случае остановки работ в очистной выработке на время свыше суток должны быть приняты меры по предупреждению обрушения кровли в призабойном пространстве, загазирования или затопления. Возобновление работ допускается с разрешения главного инженера шахты после осмотра очистной выработки должностными лицами или специалистами.
При работе комбайна вибрирующая тяговая цепь представляет опасность травмирования практически по всей длине лавы, но особую опасность представляет обрыв тяговой цепи. Поэтому при работе комбайна с рамы конвейера на пластах с углами падения 9º и выше и при работе с почвы на пластах с углом падения 20º и выше, а также в условия возможного скольжения выемочных машин по почве обязательным является применение предохранительной лебедки с дистанционным включением.