СПЕЦПРОЕКТ

Mining World Russia 2020

ПЕРЕЙТИ

Инновационная гидравлическая система от «Центра гидравлики DOH» для гидростоек механизированной цепи

Для подземной добычи угля важнейшим устройством механизированного комплекса является крепь. Чтобы горные выработки были безопасными для работающих здесь людей, крепь обязана быть надёжной и эффективной.

Вид двойного клапанного блока (а) и установленного на гидравлической стойке (b)
Рис. 1. Вид двойного клапанного блока (а) и установленного на гидравлической стойке (b)

Меняющиеся горно-геологические условия, в которых ведётся добыча, диктуют высокие требования к этому оборудованию, причём как правило, со спуском добычи на более низкие горизонты горно-геологические условия значительно ухудшаются. Поэтому производители и разработчики ГШО ведут практически непрерывные исследования, чтобы создать решение, готовое к работе в условиях современных выработок.

Одним из основных элементов секций механизированных крепей являются гидравлические стойки, создающие необходимое сопротивление, обеспечивая несущую способность секции для поддержания горной выработки.

Важным фактором минимизации проблем, вызванных динамическим воздействием горного массива на крепь, является правильный подбор секции к условиям горного массива. Одним из первоочередных факторов, влияющих на параметр сопротивления секции крепи, является взаимодействия стойки с её стоечным блоком в составе с предохранительным клапаном.

Неправильный подбор стоечных клапанных блоков может негативно повлиять на несущую способность крепи, а в ряде случаях и вовсе сделать работу секции в горной выработке невозможной. Таким образом, очевидно, что именно конструктивные особенности стоечных клапанных блоков определяют, насколько корректной и безопасной будет работа всего оборудования.

Наиболее частой причиной потери рабочей несущей способности секции крепи является потеря номинального сопротивления стойки. Зачастую вызвано это внутренними перетоками, которые возникают между I и II ступенью стойки в случае повреждения её уплотнений.

Специалисты «Центра гидравлики DOH» (Польша) подчеркивают, что секции крепи и отдельные узлы оборудования нуждаются в постоянном совершенствовании.

В этой связи они разработали и внедрили концепцию нового гидравлического блока. С его помощью разработчики предлагают минимизировать последствия возможных стоечных перетоков и обеспечить необходимую несущую способность крепи — по крайней мере до замены аварийной стойки или ближайшего планового ремонта.

Кризис — не повод рисковать здоровьем и жизнью шахтера

Долгое время потеря несущей способности стойки, вызванная внутренними перетоками, означала необходимость её срочной замены. Это сложная задача даже в хорошие времена, когда на складах МТО шахты есть запас стоек — и в этом случае на замену уйдёт несколько недель.

Сегодня же, когда многие предприятия сталкиваются с дефицитом бюджета, покупка или ремонт стоек оборачивается настоящей проблемой.

В результате получается, что секции в лаве работают без требуемого сопротивления крепи для управления кровлей. Как следствие — расслаивание пород кровли и повышенный риск её обрушения, выдавливание угольного массива с груди забоя, а в крайних случаях и «задавливание» лавы. Всё это ведёт к дополнительным сложностям в дальнейшей эксплуатации.

Шахтёры же работают под секциями крепи, которые заведомо не обладают необходимой несущей способностью, подвергая риску свои жизнь и здоровье. Но выход есть: традиционные стоечные блоки реально заменить на инновационные решения DOH с двойными клапанами. Разница в работе решений схематично представлена на рис. 2.

Симуляция внутренней негерметичности стойки где:
a) симуляции подвернут двойной блок, б) симуляции подвернут одинарный блок
Рис.2. Симуляция внутренней негерметичности стойки где:
a) симуляции подвернут двойной блок, б) симуляции подвернут одинарный блок

Двойной клапанный блок DOH состоит из двух отдельных гидравлических элементов: инновационного обратного клапана, контролирующего поршневую и штоковую полости стойки.

Манометр, подключённый к поршневой полости, показывает текущее значение давления во время нормальной работы гидравлической стойки механизированной крепи, распёртой в горной выработке.

С другой стороны, манометр, подключенный к штоковой полости, показывает давление в зависимости от технического состояния стойки. В случае, если стойка герметична, уровень давления в поршневой полости равен давлению в сливной магистрали.

Появление давления, превышающего давление в сливной магистрали в штоковой полости в момент её распирания или работы, указывает на внутреннюю негерметичность поршня стойки. Значение этого давления при возникшей негерметичности является разницей между текущим давлением в поршневой полости и давлением в штоковой полости (см.рис.3).

 Стендовые испытания функциональности двойного клапанного блока
Рис. 3. Стендовые испытания функциональности двойного клапанного блока

Эксплуатация в лаве

Инновационный стоечный блок DOH с двойными клапанами прошёл промышленные испытания в реальных условиях горной выработки каменноугольной шахты «Хваловице» в Польше.

Проводились они для 10 секций механизированной крепи типа Глиник-20/45-Поз. Испытания проходили в лаве S/z II-II в пласте 404/5 на уровне 550-700 м. Мощность пласта колебалась от 3,5 м до 4,0 м.

Вид двойного клапанного блока во время реальных испытаний в лаве
Рис. 4. Вид двойного клапанного блока во время реальных испытаний в лаве

В непосредственной кровле и почве пласта находился глинистый сланец (уплотнённая глина) с песком, переходящим в песчаный сланец (аргиллит). Длина лавы составляла от 234 до 242 м, а её продольный наклон — от 190 до 210. Для испытаний в лаве выбрали секций крепи, в которой были обнаружены внутренние перетоки в стойке.

Результаты значений давления в поршневой и штоковой полостях контролируемых негерметичных стоек, представлены в Таблице 1.

 Сравнение результатов измерений стоек с обнаруженной негерметичностью
Таблица 1. Сравнение результатов измерений стоек с обнаруженной негерметичностью

Можно сделать вывод, что заведомо неработоспособные стойки показывают правильную работу, выказывая сопротивление, а для стоек nr.89 и 107 вплоть до достижения номинального сопротивления, соответствующего номинальному давлению срабатывания предохранительного клапана гидростойки.

Применение инновационного стоечного блока DOH с двойными клапанами в гидросистеме стойки механизированной крепи позволило вернуть рабочую несущую способность секции с негерметичными стойками. Таким образом, у шахты появилась фора для плановой замены стоек с диагностированным внутренним перетоком при стопроцентной гарантии безопасности для работающих в лаве шахтёров.

После пройденных в 2018-2019 годах испытаний стоечные блоки DOH с двойными клапанами установили в новой лаве в составе 144 комплектов крепи «Hydromel 16/33» на шахте «Земовит» — что стало важным событием в польской угольной отрасли.

Сегодня на польских шахтах инновационным стоечным блоком DOH с двойными клапанами было укомплектовано 5 добычных комплексов, в том числе на шахте «Будрык» 126 комплектов секции крепи типа «BW24/44» с шагом установки 1,75 м., работающей на горизонте 1290 м.

Интерес шахт к данному решению легко объясним: с точки зрения экономики предприятия, использование стоечных блоков DOH несопоставимо со стоимостью замены или ремонта стойки, при этом необходимая несущая способность крепи, а значит, и безопасность шахтёра, гарантированы.

На правах рекламы


«Центр гидравлики DOH» — с нами безопасно!

Центр гидравлики DOH

www.doh.com.pl
тел.: +48 32 397 74 10
sekretariat@doh.com.pl
факс +48 32 397 74 11


Текст: Andriej Połosenko, Ryszard Diederichs, Dawid Szurgacz

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №3, 2020

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.