Obudowa zmechanizowana

Maszyny i urządzeniagórnicze

Studia podyplomowe

Obudowa zmechanizowana

Obudowa zmechanizowana składa się zpowtarzalnych elementów jakimi są sekcjeobudowy.

Obudowa zmechanizowana ma za zadaniezapewnie niezakłóconego wybieraniakopaliny użytecznej poprzez zabezpieczeniewyrobiska eksploatacyjnego przedopadaniem stropu.

Obudowa zmechanizowana

Obudowa zmechanizowana

Obudowa zmechanizowana

Obudowa zmechanizowana

Podział obudów wg PN-EN 1804-1:

• Obudowa ramowaStropnica i spągnica tworzą ze stojakami

ustawionymi w jednym rzędzie pojedynczą sekcjęobudowy;

• Obudowa kasztowaStropnica i spągnica tworzą ze stojakami

ustawionymi w rzędach i szeregach pojedynczą sekcjęobudowy

Obudowa zmechanizowana

Podział obudów wg PN-EN 1804-1:

• Obudowa osłonowaStropnica i spągnica połączone są z osłoną

odzawałową przenoszącą obciążenie wywołanenaciskiem skał stropowych

Obudowa zmechanizowana

Sekcja ramowa/kasztowa

Obudowa zmechanizowana

Sekcja osłonowa

Obudowa zmechanizowana

Sekcja osłonowajednoszeregowa dwuszeregowa

Obudowa zmechanizowana

Sekcja osłonowa

Sekcja osłonowo-podporowa

Obudowa zmechanizowana

Sekcja podporowo-osłonowa

Obudowa zmechanizowana

Ścieżka przystropowa dla sekcji z przegubem centralnym

Obudowa zmechanizowana

Ścieżka przystropowa dla sekcji z układem lemniskatowym

Obudowa zmechanizowana

Podział sekcji z uwagi na sposób kierowania stropem

podsadzkowa

Obudowa zmechanizowana

Podział sekcji z uwagi na sposób kierowania stropem

podsadzkowa

Obudowa zmechanizowana

Podział sekcji z uwagi na sposób kierowania stropem

zawałowa

Obudowa zmechanizowana

Budowa sekcji

Obudowa zmechanizowana

Budowa sekcji

Obudowa zmechanizowana

Budowa sekcji

Obudowa zmechanizowana

Oznaczenie sekcji

P – podporowa;O – osłonowa;PO – podporowo-osłonowap – podsadzkowa;z – zawałowa;k – kombajnowa;s – strugowa.

Glinik 17/33,5 POz; Metrol -15/38-POz/Pp;

Metrol -15/38-POz/Pp/BSN; Caterpillar 0,95/2,0 POzs

Obudowa zmechanizowana

Ocena przydatności typów sekcji obudowyzmechanizowanej w aspekcie warunków stropowych

L.p. Analizowany aspektprzydatności

Typ sekcji obudowy zmechanizowanej

Ramowa Kasztowa Osłonowajednoszeregowa

Osłonowadwuszeregowa

1 Stopień osłonięciastropu [%] 70 85-90 100 100

2 Zabezpieczenie odstrony zrobów słabe niepełne Pełne Pełne

3

Dopuszczalnaszerokość wyrwy wstropie [m]:

• przy rozparciuwszystkich stojaków

•przy rozparciupierwszego szeregu

0,8

0,8

1,1

1,6

1,0

1,0

1,1

1,8

Obudowa zmechanizowana

Obudowa zmechanizowane spełnia swe zadaniepoprzez podstawowe funkcje tj.:

• kierowanie stropem;

• osłonięcie wyrobiska przed przedostawaniem się skał zrumowiska zawałowego do przestrzeni roboczej;

• osłonięcie wyrobiska przed opadaniem skał ze stropu;

• osłonięcie przed odpadającymi z czoła ściany kęsamiwęgla w pokładach o grubości powyżej 2,5 m lubstaczającymi się po przenośniku kęsów urobku wścianach o nachyleniu podłużnym powyżej 25˚

Obudowa zmechanizowana

Podporność obudowy:• wstępna

Podporność jaką sekcja obudowy zmechanizowanej osiąga wmomencie rozparcia i wynika ona z ciśnienia zasilaniawystępującego w magistrali.

• nominalna

Maksymalna podporność jaką może osiągnąć sekcja obudowyzmechanizowanej przy obciążeniu statycznym i zależy od ciśnieniaotwarcia zaworu bezpieczeństwa

Obudowa zmechanizowana

Podporność obudowy:• robocza

Podporność jaką sekcja obudowy zmechanizowanej osiąga w danejchwili pod wpływem nacisku górotworu. Jej wartość mieście siępomiędzy podpornością wstępną a nominalną.

Obudowa zmechanizowana

Teoretyczna charakterystyka pracy sekcji obudowyzmechanizowanej

Czas

t1 t2 t3 t4

Podp

orno

ść

Pw

Pr1

Pr2

Pr3

Pr4

Obudowa zmechanizowana

Rzeczywista charakterystyka pracy sekcji obudowyzmechanizowanej

Obudowa zmechanizowana

Rozkład wartości ciśnień w sekcjach wzdłuż ściany

Obudowa zmechanizowana

Praca na kroku wstecz

1. Zrabowanie, przesunięcie sekcji w kierunku czołaściany następnie rozparcie sekcji;

2. Dosunięcie przenośnika zgrzebłowego ścianowegodo czoła ściany.

Obudowa zmechanizowana

Praca na kroku w przód

1. Po wykonaniu skrawu następuje zabezpieczenie odsłoniętegostropu stropnicą wysuwną/wychylną;

2. Dosunięcie przenośnika zgrzebłowego ścianowego do czołaściany;

3. Zrabowanie, przesunięcie sekcji w kierunku czoła ścianynastępnie rozparcie sekcji;

Obudowa zmechanizowana

Schemat zasilania hydraulicznego sekcji obudowyzmechanizowanej

Obudowa zmechanizowana

Zespół zasilający

Obudowa zmechanizowana

Zespół zasilający

Obudowa zmechanizowanaKomora pomp

Obudowa zmechanizowanaPodstawowe dane techniczne sekcji - KHW 12/28 POz/ Pp

Obudowa zmechanizowana

Obudowa zmechanizowana

Sprawdzenie poprawności doboru sekcji obudowyzmechanizowanej – Metoda dopuszczalnego ugięcia

stropu

Obudowa zmechanizowana

Wskaźnik nośności stropu „g”

Wartość wskaźnikanośności stropu „g”

Stan utrzymania stropu wyrobiska

g < 0,7 Złe utrzymanie stropu, zagrożenie zawałem

0,7 ≤ g < 0,8Występowanie opadu stropu lub progów o

charakterze schodowymg > 0,8 Dobre i bardzo dobre utrzymanie stropu

Obudowa zmechanizowana

Jednostkowe nachylenie stropudla eksploatacji z zawałem stropu

dla eksploatacji podsadzką hydrauliczną

mp – stosunek wartości momentu podporności obudowy Mp do wartości momentu obciążeniawyrobiska MQ

Obudowa zmechanizowana

Pz – podporność zastępcza [MN],lz – ramię działania siły podporności zastępczej [m].

Moment podporności obudowy dla pokładówniezagrożonych tąpaniami/wstrząsami górotworu

Obudowa zmechanizowana

Moment podporności obudowy

Obudowa zmechanizowana

Moment podporności obudowy

Obudowa zmechanizowana

Moment podporności obudowy

Obudowa zmechanizowana

Podporności zastępcza obudowy

i – liczba stojaków jednej sekcji obudowy zmechanizowanej,nk – współczynnik redukcyjny podporności stojaka,nw – współczynnik przenoszenia podporności obudowy na strop wyrobiska,Pr - podporność robocza stojaków sekcji obudowy zmechanizowanej [MN],b – podziałka sekcji obudowy [m],no – wartość stosunku podporności wstępnej do podporności roboczej stojaków sekcji,nm – współczynnik wpływu małej wytrzymałości spągu,ncz – wskaźnik pracy obudowy zmechanizowanej,d01 – odległość stojaka sekcji obudowy, najbliższego czoła ściany, od tego czoła przed rozpoczęciem urabiania [m],d02 – odległość stojaka sekcji obudowy, najdalszego czoła ściany, od tego czoła po ukończeniu urabiania [m],zśr – średnia wartość zaciskania wyrobiska ścianowego na odcinku rozpiętości stropu (d02 - d01) [mm],

Obudowa zmechanizowana

Podporności zastępcza obudowyWsp. nw dla ścian zawałowych

lg – pozioma odległość gniazda górnego stojaka od gniazda dolnego [m],hg – pionowa odległość gniazda górnego stojaka od gniazda dolnego [m],

Obudowa zmechanizowana

Podporności zastępcza obudowyWsp. nw dla ścian zawałowych

Lw – długość stropnicy powiększona o największą rozpiętość otwartego stropu przy czole ściany

Wsp. nw dla ścian podsadzkowych

Obudowa zmechanizowana

Podporności zastępcza obudowyWspółczynnik nm

Rs – wytrzymałość na ściskanie warstw spągowych [MPa]

Obudowa zmechanizowana

Podporności zastępcza obudowyWspółczynnik ncz

nF – współczynnik nierównomierności rozkładu nacisku, który należy uwzględnić gdypowierzchnia styku z otoczeniem jest większa od 1,5 m2, dla obudów zmechanizowanychosłonowych i osłonowo-podporowych nF = 1,5, dla podporowo-osłonowych nF = 1,3, dlapodporowych nF = 1,F – pole powierzchni spągnic lub stropnicy (w zależności od wytrzymałości na ściskanie).

Obudowa zmechanizowana

Podporności zastępcza obudowy

zL1 – wartość jednostkowa nachylenia stropu na pierwszym od czoła ściany metrze jego otwarcia [mm/m]

Obudowa zmechanizowana

nzt – współczynnik zamiany podporności obudowy

Moment podporności obudowy dla pokładów zagrożonychtąpaniami/wstrząsami górotworu

h – wysokość wyrobiska eksploatacyjnego [m],hmin – minimalna wysokość pracy sekcji obudowy zmechanizowanej [m]

Obudowa zmechanizowana

Li – rozpiętość wyrobiska [m]Q – obciążenie wyrobiska [MN]

Moment obciążenia wyrobiska ścianowego

Obudowa zmechanizowana

nA – współczynnik zasięgu górotworu odprężonego w stropie wyrobiska ścianowego ,nQ – współczynnik nasilenia obciążenia,nu – współczynnik nachylenia wyrobiska,ap – współczynnik ciśnienia okresowego (uwzględnić gdy Rc>40 [MPa],cw – ciężar objętościowy skał tworzących warstwę odprężoną [MN/m3] – około 0,02 [MN/m3] ,hs – zredukowana wysokość wyrobiska eksploatacyjnego [m],Li – rozpiętość wyrobiska [m],h0 – zero podsadzkowe [m],Rc – wytrzymałość na ściskanie skał stropowych [MPa].

Moment obciążenia wyrobiska ścianowegoObciążenie wyrobiska ścianowego, przypadające na 1 [m] bieżący jego długości,

dla systemu zawałowego wynosi:

Dla systemu z podsadzką hydrauliczną:

Obudowa zmechanizowana

Rozpiętość wyrobiska dla ścian zawałowych

Obudowa zmechanizowana

Rozpiętość wyrobiska dla ścian zawałowych

Obudowa zmechanizowana

Rozpiętość wyrobiska dla ścian zawałowych

Obudowa zmechanizowana

Rozpiętość wyrobiska dla ścian zawałowych

Obudowa zmechanizowana

Rozpiętość wyrobiska dla ścian zawałowych

lcz – otwarcie stropu wynikające z rzeczywistego nachylenia czoła ściany [m],H – wysokość ściany [m],Rz – wytrzymałość na ściskanie węgla [MPa],q – ciśnienie górotworu [MPa].

Obudowa zmechanizowana

Rozpiętość wyrobiska dla eksploatacji z podsadzką

Obudowa zmechanizowana

Zredukowana wysokość ściany

Współczynnik nachylenia podłużnego ściany

Obudowa zmechanizowana

Współczynnik nasilenia obciążenia

Obudowa zmechanizowana

Współczynnik zasięgu górotworu odprężonego

D – długość wyrobiska eksploatacyjnego [m] liczona od wyrobiska przyścianowego w dwustronnymotoczeniu calizną węglową przed czołem ściany.

Obudowa zmechanizowana

Wpływ wstrząsu górotworu na obciążenie wyrobiskaDla ścian zawałowych:

nzr – współczynnik zależny od odległości środka warstwy tąpiącej Ht od stropu wyrobiska, nzr = 2 dla Ht < 30 m,Ht – odległość środka warstwy tąpiącej od stropu wyrobiska [m],

Et – spodziewana energia wstrząsu [MNm].

Dla ścian podsadzkowych:

Obudowa zmechanizowana

Moment obciążenia wyrobiska dla pokładów zagrożonychtąpaniami/wstrząsami górotworu

Obudowa zmechanizowana

Ciśnienie górotworu

α– kąt nachylenia pokładu,G – głębokość eksploatacji [m],mc – iloczyn współczynników cząstkowych.

Obudowa zmechanizowana

Obudowa zmechanizowana

Graniczne nachylenie stropu [mm]

Średnie nachylenie stropu [mm]

Literatura

1. Biliński A. 2005. Metoda doboru obudowy ścianowych wyrobisk wybierkowych ichodnikowych do warunków pola eksploatacyjnego. Prace naukowe – MonografieCMG KOMAG, Gliwice.

2. Jaszczuk M. 2007. Ścianowe systemy mechanizacyjne. „Śląsk” WydawnictwoNaukowe, Katowice.

3. Korzeniowski i inni. 2013. Monitoring górotworu na podstawie analizy pracy sekcjiobudowy zmechanizowanej. Wydawnictwa AGH, Kraków.

4. Krauze K. 2000. Urabianie skał kombajnami ścianowymi. „Śląsk” WydawnictwoNaukowe, Katowice.

5. Wyciszczok S. 2011. Maszyny i urządzenia górnicze. REA, Warszawa.