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.





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


Podział obudów wg PN-EN 1804-1:

• Obudowa osłonowaStropnica i spągnica połączone są z osłoną

odzawałową przenoszącą obciążenie wywołanenaciskiem skał stropowych


Sekcja ramowa/kasztowa


Sekcja osłonowa


Sekcja osłonowajednoszeregowa dwuszeregowa


Sekcja osłonowa

Sekcja osłonowo-podporowa


Sekcja podporowo-osłonowa


Ścieżka przystropowa dla sekcji z przegubem centralnym


Ścieżka przystropowa dla sekcji z układem lemniskatowym


Podział sekcji z uwagi na sposób kierowania stropem

podsadzkowa



podsadzkowa



zawałowa


Budowa sekcji


Budowa sekcji


Budowa sekcji


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


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 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˚


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


Podporność obudowy:• robocza

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


Teoretyczna charakterystyka pracy sekcji obudowyzmechanizowanej

Czas

t1 t2 t3 t4

Podp

orno

ść

Pw

Pr1

Pr2

Pr3

Pr4


Rzeczywista charakterystyka pracy sekcji obudowyzmechanizowanej


Rozkład wartości ciśnień w sekcjach wzdłuż ściany


Praca na kroku wstecz

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

2. Dosunięcie przenośnika zgrzebłowego ścianowegodo czoła ściany.


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;


Schemat zasilania hydraulicznego sekcji obudowyzmechanizowanej


Zespół zasilający


Zespół zasilający

Obudowa zmechanizowanaKomora pomp

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



Sprawdzenie poprawności doboru sekcji obudowyzmechanizowanej – Metoda dopuszczalnego ugięcia

stropu


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


Jednostkowe nachylenie stropudla eksploatacji z zawałem stropu

dla eksploatacji podsadzką hydrauliczną

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


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

Moment podporności obudowy dla pokładówniezagrożonych tąpaniami/wstrząsami górotworu


Moment podporności obudowy






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],


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],


Podporności zastępcza obudowyWsp. nw dla ścian zawałowych

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

Wsp. nw dla ścian podsadzkowych


Podporności zastępcza obudowyWspółczynnik nm

Rs – wytrzymałość na ściskanie warstw spągowych [MPa]


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).


Podporności zastępcza obudowy

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


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]


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

Moment obciążenia wyrobiska ścianowego


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:


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].


Rozpiętość wyrobiska dla eksploatacji z podsadzką


Zredukowana wysokość ściany

Współczynnik nachylenia podłużnego ściany


Współczynnik nasilenia obciążenia


Współczynnik zasięgu górotworu odprężonego

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


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:


Moment obciążenia wyrobiska dla pokładów zagrożonychtąpaniami/wstrząsami górotworu


Ciśnienie górotworu

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



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.

Documents

Obudowa zmechanizowana