Механизированных крепей

Общие конструктивно-технологические особенности

ПОЛОГОНАКЛОННЫХ ПЛАСТОВ

ДАВЛЕНИЕМ В ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТКАХ ТОНКИХ

ПРОЦЕССЫ МЕХАНИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ

Лекция 14

Механизированное управление горным давлением в очистной выработке заключается в совмещенном во времени выполнении процессов крепления и управления кровлей, обеспечивающих поддержания рабочего пространства для размещения выемочной и транспортной машин, а также безопасного выполнения операций технологического цикла. Функционально этот процесс осуществляется горной машиной - механизированной крепью. Конструкции механизированных крепей для очистных выработок весьма различны.

При выемке угольных пластов наибольшее распространение получили механизированные распорные гидрофицированные крепи, состоящие из линейных и концевых секций, устанавливаемых соответственно в лаве и на ее концевых участках. В комплект механизированных крепей могут также входить крепи сопряжения.

Линейные секции механизированной крепи состоят из конструктивно увязанных основных сборочных единиц: перекрытия, основания, гидравлических стоек и гидравлических домкратов передвижки.

Основные классификационные конструктивно-технологические признаки механизированных крепей (далее MK):

- кинематическая связь секций с базой и величина шага их передвижки;

- количество гидравлических стоек, их рабочее сопротивление и схема размещения в секции;

- конструкции перекрытия и основания;

- характер взаимодействия с боковыми породами в рабочем состоянии и при передвижке секций;

- шаг установки секций.

По кинематической связи гидродомкратов с базой передвижки секций MK различаются на агрегатированные, когда домкраты их передвижки соединены непосредственно с базой (скребковым конвейером), и комплектные, когда эти домкраты соединены между перекрытиями или основаниями секций (полусекций) крепи. В первом варианте перемещения линейных секций крепи и рештач-ного става скребкового конвейера взаимосвязаны, во втором независимы и секции крепи перемещаются с опорой на рядом стоящие (рис. 14.1), где 1 - основание; 2 - перекрытие (верхняк); 3 - гидростойка; 4 - гидродомкрат передвижки; 5 - тяга; 6 - буфер; 7 -став скребкового конвейера; точки подсоединения домкрата передвижки соответственно к основанию секций (С), тяге (T), конвейеру (К), верхнякам полусекций (P и P") и буферу (В).

Рисунок 14.1 - Типы механизированных крепей по кинематической связи с базой передвижки их секций: а и б - агрегатированные, основания секций которых соответственно соединены домкратом передвижки и его тягой непосредственно со скребковым конвейером; в и г- агрегатированные, домкраты передвижки секций которых соединены соответственно с верхняками и основаниями полусекций

По количеству гидравлических стоек в секции с одинарной или двойной раздвижностями, обеспечивающих распор основания и перекрытия между почвой и кровлей, наибольшее распространение получили дву- и четырехстоечные MK (рис. 14.2), с наклоном стоек в сторону очистного забоя (см. рис. 14.2, б) и четырехстоечные - в противоположные стороны (см. рис. 14.2, г), а также без наклона, перпендикулярно плоскости пласта соответственно рисунки 14.2,а и 14.2, г. Различные схемы размещения стоек в секциях MK определяются особенностями их силового взаимодействия с боковыми породами при соответствующем направлении выемки пласта.

Перекрытия секций механизированных крепей состоит из поддерживающей и оградительной частей, включая и межсекционные перекрытия. Поддерживающая часть перекрытия совместно с ее консолью (козырьком) в пределах ширины призабойного пространства контактирует с необрушенным нижним слоем кровли, оградительная - с обрушенными породами. Основание секций крепи, контактируя с почвой пласта, в совокупности с гидравлическими стойками и перекрытием создают несущую податливо-силовую конструкцию, взаимодействующую со сближающимися боковыми породами.

По характеру взаимодействия с боковыми породами MK, используемые при выемке угольных пластов по простиранию, подразделяются на соответствующие типы (рис. 14.3). Принцип определения этих типов MK заключается в сопоставлении величин проекций на плоскость пласта длины поддерживающей (1'_п) и оградительной (V₀) ее частей.

Рисунок 14.2 - Схемы размещения стоек в секциях механизированной крепи (виды в плоскости пласта): а и б - двух с размещением соответственно поперек и вдоль линии очистного забоя; в и г - четырех: 1 и 2 - соответственно гидравлические стойки и перекрытия; 3 - очистной забой

При l’_n, l’₀ =0 (см. рис. 14.3, а) имеет место MK поддерживающего; l’_n > l₀ (см. рис. 14.3, б) - под-держивающе-оградительного; l₀ > l’_n (см. рис. 14.3, в) - оградительного-поддерживающего и l’_n =0, V l₀ (см. рис. 14.3, г)-оградительного типов.

Рисунок 14.3 — Схемы к определению типов механизированных крепей по их взаимодействию с боковыми породами в рабочем состоянии при выемке пласта по простиранию: а — поддерживающего; б - поддерживающе-оградительного; в - оградительно-поддерживающего; 2 - оградительного

Типы MK по взаимодействию с боковыми породами в рабочем состоянии, используемые при выемке чаще наклонных, крутонаклонных и крутых угольных пластов по падению, определяются по сопоставлению величин проекций длины ее поддерживающей части (l’_n) и нормальной мощности пласта (т') на горизонтальную плоскость (рис. 14.4). При l’_n >т' имеет место MK поддерживающе-оградительного; l’_n <т' - оградительно-поддерживающего и l’_n =0, т'= т - оградительного типов.

По взаимодействию с боковыми породами MK при передвижке ее секций подразделяются на перемещающиеся с потерей и без потери контакта с кровлей или почвой (рис. 14.5).

Усилие, развиваемое домкратами на передвижку секции (полусекции) крепи (см. рис. 14.5) Р_g, зависит от ее массы Q_c, коэффициента сопротивления движению стальной поверхности по породе к_сп, а также пассивного Ν_nn и активного Ν_α_n подпоров. При потере контакта перекрытия с кровлей и образовании между ними зазора ΔZ_k (см. рис. 14.5, а), для обеспечения перемещения секции крепи при отсутствии вдавливания ее основания в почву сохраняться условие:

аналогично - при зазоре основания с почвой ΔZ_к (см. рис. 14.5, б)

без потери контакта с кровлей и почвой, но с подпором (см. рис. 16.5, в)

Рис. 14.4 – Схема к определению типа механизированной крепи по взаимодействию с боковыми породами в рабочем состоянии при выемке пласта по падению: l_п – длина поддерживающей части секции крепи; m – мощность пласта

Подпор при передвижке секций MK дополнительно может создаваться гидропатронами, установленными у основания передних стоек, шток которых скользит по тяге.

Рисунок 14.5 - Схема взаи-модействия с боковыми породами секции механизи-рованных крепей при их передвижке: а и б - с поте-рей контакта соответст-венно с кровлей и почвой; в - без потери контакта, с подпором; V₀ - направление вектора скорости переме- щения секций по мере подвигания очистного забоя

Консольные части перекрытий (козырьки) секций MK различаются пассивного и активного действий на кровлю в пределах бессточного приза-бойного пространства лавы (рис. 14.6). Конструкции основной части перекрытий, как правило, жесткие.

Рисунок 14.6-Схемы конструкций консольных частей (козырьков) секций

механизированной крепи: а - жесткой; б-рессорной (пассивной); в, г и д - с

прижимом домкратами, установленными соответственно параллельно,

перпендикулярно и наклонно к плоскости пласта; е и ж - соответственно

рычажного и клинового типов (активные)

Основания секций MK по конфигурации площади их соприкосновения с почвой различаются сплошные (см. рис. 14.1, а), прерывные (см. рис. 14.1, в) и полупрерывные (см. рис. 14.1, б).

Ограждения секций MK, предотвращающие попадание обрушенных пород в рабочее пространство со стороны выработанного конструктивно прежде всего зависит от шаге передвижки MK, угла наклона очистной выработки, а также типоразмера крепи и характера ее взаимодействия с боковыми породами (рис. 14.7).

Межсекционные перекрытия могут отсутствовать или быть представлены нерегулируемыми (пассивными) и регулируемыми (активными) зазор между секциями (рис. 14.8).

Заданное направление перемещения MK в зависимости от ее типа обеспечивается различными конструкциями направляющих, устанавливаемыми между основаниями рядом стоящих секций (рис. 14.9), где 1 - основания секций; 2 - гидростойки; 3 - направляющие; 4 - домкраты передвижки секции и скребкового конвейера 5; 6 - домкраты передвижки секций и прижима стругового конвейера 7; 8 и 9 - прижимные устройства соответственно роликового и буферного типов; 10 - места закрепления домкратов и направляющих к конвейеру.

Рисунок 14.7'- Схемы типов ограждений секций механизированных крепей (вид сбоку): а - подвесного; б - створчатого; в - желобообразного; г - П-образного коробчатого

Рисунок 14.8 - Схемы конструкций межсекционных перекрытий, устраняющих зазор между ними: а и б- нерегулируемые соответственно без бортов и с бортами; в -регулируемые: 1 - верхняк; 2 - стойка; 3 - борт; 4 - подвижный фартук с домкратами 5 его перемещения

Общие виды секций некоторых MK отечественного производства, применяемых при выемке тонких и средней мощности пологонаклонных угольных пластах, представлены на рисунках 14.10, 14.11, а основные их технические характеристики - в таблице 14.1 (по данным проспектов).

Рисунок 14.9 - Схемы расположения направ-ляющих секций механи-зированных крепей: а - комплектных; б - агрегатированных; IMKC, КГБ, М-87 И MT- типы крепей

Разнообразие типоразмеров MK обусловлено различными условиями залегания угольных пластов и структурно-прочностными свойствами вмещающих их пород.

Рисунок 14.11 - Общие виды секций механизированных крепей типов-а -ДМ; б - КД-90; в - КД-80м, г - IMKC

Таблица 14.1 - Основные технические характеристики механизированных

крепей

Механизированная крепь	Обслуживаемая мощность пласта, м	Предельный угол падения пласта (град) при выемке	Секция крепи
название	типоразмер	I	удельное давление на кровлю поддерживающей части, кН/м	габариты, мм	шаг, м	Масса, т
по простиранию	по падению, восст. нию	высота, ппп/тах	ширина	длина	установки	передвижки -
						7
МК-98Д		0,8-1,1	20- 10		560/1060			1,6	0,8	3,1
	0,95-1,3	640/1300	3,2
МК-98		0,7-1,0	20- 10		560/1080			1,6	0,8	2,27-2,32
	0,85-1,1		630/1150	2,3- 2,32
	0,85-1,25		630/1290	2,35-2,37
КГВ		05- 0,7	25- 8		450/760			1,3-1,6	0,8	0,97
	0,6-0,9	550/1000	0,985
	0,7-1,1		650/1200	1,0
1М-103М		0,71-0,95	35- 10		500/904			1,2	0,8	7,2
	0,85-1,2	630/1030
МК-200	-	0,9-1,5	25 10		750/1450		-	1,5	0,8	3,7
МК-250	-	1,1- 2,5	25- 10		850/2500		-	1,5	0,63-0,8	9,5
М-87УМН		1,05-1,4			800/1440			0,95	0,63	2,0
	1,25-1,95			1000/1340	2,23
1М-88	-	1,0-1,3	15 - 10		710/1340			0,95	0,63	1,84

Продолжение таблицы 14.1


МТ-1,5		1,1-1,5	23- 8		835/1510			1,5	0,63	5,76
	1,35-2,0	900-2010
КД-80		0,85-1,2	35- 10		560/1065			1,35	0,8	5,9
	U-1,5		650/1315	6,2
КД-80М		0,85- 1,2	35- 10		590/1063			1,35	0,80	5,9
	U-1,5	650/1312	6,2
КД-90		0,8-1,25	35- 10		560/1160			1,5	0,8	7,2
	U-1,5		710/1420	7,7
	1,35-2,0		1000/2000	7,7
КД-90Т		1,1-1,5	35- 10		750/1410			1,5	0,8	9,0
	1,35-2,0		1000-1950	9,6
ДМ		0,85-1,5	35- 10		610/1500			1,5	0,63-0,7	7,4
	0,95-1,75	730/1750	7,7
ДТ	I	1,1-1,8	35- 10		880/1800		-	1,5	0,63	9,6
	1,45- 2,5		1175/2500	10,1
КДД		1,0-1,6			740/ 1600		-	1,5	0,63	7,9
	1,35- 2,4			1115/2400	1,5	8,6

В России выпускаются поддерживающе-оградительные (щитовые) универсальные MK [34], которые применимы для условий шахт Украины (табл. 14.2) с шагом их установки 1,5 м.

Таблица 14.2 - Краткая характеристика универсальных щитовых механизированных крепей

			Удельное	Удельное
		Высота, мм:	сопротив-	давление на	Масса, т
Тип	Конструкция	минимальная максимальная	ление на 1 м длины лавы, кН/м	почву (не более), МПа
КС	двустоечная, однорядная	630 1320	1976-2150	1,5	8,1
2KCT	двустоечная, однорядная	700 1520	2500-2850	2,4	8,7
2KTK	Четырехстоечная, двурядная	630 1320		1,5	8,9