содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

7.5. КРЕПЛЕНИЕ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ

Выемка полезного ископаемого в очистном забое сопровождается обнажением вмещающих пород. Над выработкой находится ложная, непосредственная и основная кровля. Ложная кровля — залегающий на контакте с пластом легкообрушаюшийся слой пород мощностью до 0,5—0,6 м. Непосредственная кровля — толща пород над пластом, залегающая выше ложной кровли и легко обрушающаяся небольшими по площади участками в выработанном пространстве при удалении крепи. Основная кровля — толща прочных пород, залегающих выше непосредственной кровли и обрушающихся на значительных площадях после обрушения непосредственной кровли.

Непосредственной почвой называют толщу пород, залегающих непосредственно под угольным пластом, а основной — толщу пород, залегающих ниже непосредственной почвы.

Ложная и непосредственная кровля, а также непосредственная почва в выработке могут отсутствовать.

При выемке полезного ископаемого обнаженные вмещающие породы (на пологих и наклонных пластах породы кровли, на крутонаклонных и крутых пластах — породы кровли и почвы) теряют устойчивость и могут обрушаться. Для создания безопасных условий труда и эксплуатации горного оборудования выемка угля сопровождается креплением очистного забоя — процессом установки поддерживающих кровлю (а также почву) конструкций. Сами поддерживающие конструкции называют крепью очистного забоя.
К крепям очистных забоев предъявляются следующие основные требования. Они должны иметь необходимую прочность, т. е. выдерживать без разрушения заданные нагрузки, обладать устойчивостью, т. е. сохранять заданное положение в пространстве, обладать жесткостью, т. е. не допускать деформаций, превышающих установленные для данных условий. Кроме того, крепь должна позволять человеку эффективно работать в очистной выработке, быть безопасной, надежной, долговечной и экономичной.

Применяют следующие виды крепи очистного забоя: индивидуальную (призабойную и посадочную) и механизированную (секционную, комплектную и агрегатную). Секционную крепь по числу опорных стоек разделяют на одностоечную, рамную и кустовую. По материалу индивидуальные крепи бывают металлическими и деревянными, механизированные — только металлическими.

Индивидуальная крепь состоит из стоек, установленных между кровлей и почвой, и верхняков, укладываемых непосредственно под кровлю на стойки. Установленные в выработке стойки и верхняки образуют рамную конструкцию. Рама состоит из верхняка и одной, двух и более стоек. Распространены двухстоечные рамы. По назначению индивидуальные крепи разделяют на призабойные и посадочные (специальные). Призабойную крепь устанавливают рядами в рабочем пространстве вслед за выемкой угля вдоль линии очистного забоя. Призабойную крепь изготовляют из металла или дерева.

Металлические стойки разделяют на стойки трения и гидравлические. Стойка трения (рис. 7.10) состоит из корпуса, выдвижной части и клинового замка. Принцип действия стойки трения заключается в создании предварительного (начального) распора стойки между кровлей и почвой пласта за счет прижатия клином или ломиком ее выдвижной части к верхняку, заклинивания замка и создания сопротивления смещению пород.

Под действием горного давления длина стойки уменьшается за счет вдавливания выдвижной части. При этом происходит самозатяжка стойки. По характеру восприятия нагрузки стойки трения бывают нарастающего и постоянного сопротивления (рис. 7.11).

В настоящее время изготовляют следующие стойки трения постоянного сопротивления: ТУ (уголковые) для пластов мощ ностью 0,5—1,45 м; Т — для пластов мощностью 0,9—2,5 м; Т-25Ж (трубчато-желобчатые)—для пластов мощностью 1,2— 1,9 м. Используют также стойки типа ВК в качестве временной крепи для поддержания кровли непосредственно после ее обнажения в выработках с неустойчивой кровлей.

Гибравлическая стойка (рис. 7.12) состоит из корпуса, выдвижного штока с насадкой для поддержания верхняка, пор-

шня, насоса, предохранительно-разгрузочного клапана и нижней опоры. При установке стойки рабочую жидкость насосом перекачивают из выдвижной части в полость корпуса, раздвигая стойку до заданной высоты и начального распора. При снятии стойки открывают разгрузочный клапан и перепускают рабочую жидкость из корпуса в выдвижную часть. При этом выдвижная часть опускается под действием собственного веса.

Несмотря на повышенную стоимость и более сложное обслуживание гидравлические стойки выгодно отличаются от стоек трения повышенным уровнем механизации крепления, большим значением начального распора, меньшей трудоемкостью установки и извлечения стоек, уменьшенной потерей, возможностью дистанционного управления их работой.

Если насос для подачи рабочей жидкости установлен внутри стойки, то ее называют стойкой с внутренним питанием, если насос вынесен за пределы стойки, а жидкость подают по насосному шлангу, то стойкой с внешним питанием. Стойками с внутренним питанием являются стойки типа 2ГСК с рабочим сопротивлением 250 кН, предназначенные для пластов мощностью 1,8—3,4 м, стойками с внешним питанием — стойки типа 2ГВТ с рабочим сопротивлением 200—250 кН для пластов мощностью 0,78—2,2 м, типа 2ГВС с рабочим сопротивлением 250 кН и для пластов мощностью 1,8—3,4 м и типа ГВ-30 с рабочим сопротивлением 300 кН для пластов мощностью 0,7— 1,8 м.

Металлический верхняк (рис. 7.13) служит для равномерной передачи сопротивления стоек индивидуальной крепи (стоек трения и гидравлических стоек) на кровлю, предотвращения вывалов породы в рабочее пространство и представляет собой балку коробчатого или специального профиля. На одном конце верхняка имеется вилка, а на другом — проушина. Они выполнены так, что проушина одного верхняка входит в вилку другого и фиксируется в соединенном состоянии металлическим штырем. Стыковочный узел двух верхняков является шарнирным, что позволяет верхнякам перемещаться относительно друг друга на некоторый угол.

Серийно выпускают верхняки ВВ-2 и ВВ-ЗОМ. В комплект верхняков ВВ-2 входят опора (временный верхняк) и четыре однотипных звена, соединяемых шарнирно. Шаг установки звена верхняков 0,8 м, масса звена 14,2, опоры—13,2 кг. Комплект верхняков ВВ-ЗОМ также состоит из одной опоры и четырех звеньев с шагом 0,8 м. Масса звена 17,5 кг, опоры 12,5 кг.
 

стороны, а 2/з — со стороны забоя. На пологих пластах мощностью 2,5—3 5 м допускается применение деревянных верхня-ков, выполненных из бруса, в комплекте с гидравлическими стойками.

Посадочную (специальную) крепь применяют для восприятия нагрузки, возникающей при периодических обрушениях (посадках) пород кровли в выработанном пространстве вслед за подвиганием очистного забоя. Она как бы разделяет рабочее пространство очистного забоя от выработанного

Посадочная крепь может быть деревянной и металлической. Деревянную посадочную крепь применяют в виде ряда стоек, устанавливаемых в одну или реже в две линии и называемых

органной крепью, кустов, состоящих из нескольких стоек, и костров, выложенных парными стойками с поворотом каждого ряда на 90°. Металлическую посадочную крепь используют в виде посадочных стоек, кустов и костров. К ней относятся посадочные стойки ОКУМ и гидравлическая посадочная крепь «Спутник».

Стойки ОКУМ (рис. 7.14) являются стойками нарастающего сопротивления с ограниченной податливостью и используются на пластах мощностью от 0,45 до 2,1 м. Их масса в зависимости от типоразмера составляет 95—361 кг. Установку стойки осуществляют путем выдвижения основного винта при помощи ломика до упора верхней опоры о кровлю и заклинивания его в таком положении. Затем создают первоначальный распор стойки путем вывинчивания настроечного винта и заклинивают ее выдвижную часть. Извлекают крепь путем выбивки горизонтального клина, а передвигают вручную или с помощью ручной лебедки.

Секционную посадочную крепь «Спутник» используют на пластах мощностью 0,6—1,8 м в очистных забоях, в которых применение механизированных комплексов затруднено. Стойки крепи имеют рабочее сопротивление 800 и 1000 кН, начальный распор 628 кН, массу 335—440 кг. Крепь можно применять в комплексе с комбайнами 1 К-103, 1К-101У, МК-67М, оборудованных исполнительным органом с шириной захвата 0,8 м, и работающих с конвейерами СП-202 и СП-202В1.

Механизированной крепью очистного забоя называют передвигающуюся механически металлическую, гидрофицированную, преимущественно секционную крепь, состоящую из кинематически связанных между собой несущих, опорных и ограждающих элементов. Механизированная крепь предназначена для механизированного крепления кровли и передвижения крепи в призабойном пространстве, ограждения его от обрушенных пород, механизации процессов управления кровлей и передвижки комбайна с конвейером. Механизированная крепь выполняет одновременно функции индивидуальной и посадочной крепей.

Механизированная крепь (рис. 7.15) состоит из линейных секций или их комплектов, якорных секций, концевых секций, одной или нескольких насосных станций для создания давления в гидросистеме, гидрокоммуникаций (соединительных рукавов и рукавов высокого давления), распределительной и контрольно-измерительной аппаратуры. Линейная секция является основной частью механизированной крепи и состоит из несущих конструкций и одной—девяти стоек. Якорная секция служит для предотвращения бокового опрокидывания линейных секций. Концевые секции предназначены для крепления штрека (ходка) на его сопряжении с лавой, а также для передвижки приводов
 

забойного конвейера. Якорные и концевые секции в отдельных механизированных крепях могут отсутствовать.

Линейная секция крепи состоит из несущих 1, поддерживающих 2, опорных 3 и оградительных 4 элементов (рис. 7.16) В крепях различного типа поддерживающие и оградительные элементы имеют свою характерную конструкцию.

В настоящее время механизированные крепи очистных забоев изготовляют в основном поддерживающего и оградительно-поддерживающего типов (см. рис. 7.16). Помимо конструктивных особенностей типы крепи отличаются длиной поддерживающих и оградительных элементов.
 

Секции крепи располагают вдоль очистного забоя и перемещают вслед за его подвиганием в определенной последовательности, т. е. секции как бы «шагают» вслед за выемкой угля. По характеру взаимодействия с кровлей очистного забоя при передвижке секций механизированные крепи делят на передвигаемые без потери контакта с кровлей и с потерей контакта.

Большинство типов механизированных крепей агрегатиро-ваны с забойным конвейером.

Состав комплексов оборудования с механизированными передвижными крепями и область их применения характеризуются данными табл. 7,7.

Основные схемы передвижки секций механизированных крепей приведены на рис. 7.17. Схема (см. рис. 7.17, а) характеризуется последовательной передвижкой секций крепи и последующей фронтальной передвижкой конвейера одновременно по всей лаве, схема (см. рис. 7.17,6)—последовательной передвижкой секций крепи вслед за проходом комбайна или с небольшим отставанием от него (на расстояние изгиба конвейера) и с передвижкой конвейера «волной» вслед за комбайном, схема (см. рис. 7.17, в) — последовательной передвижкой четных секций крепи за проходом комбайна и нечетных секций за участком изгиба конвейера, схема (см. рис. 7.17, г)—передвижкой комплектных крепей, когда одну секцию комплекта передвигают сразу же за проходом комбайна, а вторую — вслед за изгибом конвейера, и схема (см рис. 7.17, д)—передвижкой секций крепи очистного забоя при струговой выемке, когда одновременно передвигают каждую первую, вторую, третью и четвертую секции по всей длине лавы

Если скорость крепления меньше скорости подачи комбайна, то в очистном забое образуется значительное незакрепленное пространство, что нежелательно.

В сухих забоях со слаботрещиноватыми породами почвы скорость передвижки крепи «Донбасс-М», М 87УМС, 2М81Э и 1МК-97Д составляет соответственно 4,6; 5,1; 2,5 и 4,8 м/мин.

В случае несоблюдения указанного условия принимают более скоростную схему передвижки секций, выбирают другую крепь или ограничивают нагрузку на очистной забой

Крепь сопряжения служит для предотвращения обрушения пород на сопряжении очистного забоя с прилегающей к нему выемочной выработкой.

Индивидуальная крепь сопряжения состоит из верхняков и несущих конструкций. В качестве верхняков применяют металлические прогоны специального профиля, рельсы, двутавры, а в качестве несущих конструкций — гидравлические стойки с внутренним питанием или металлические стойки трения. Крепь сопряжения возводят с опережением по отношению к ниши на 5—6 м. Завальную часть выемочной выработки поддерживают
 

крепью сопряжения на расстоянии не менее 2 м от головки конвейера (рис. 7.18).

В механизированных комплексах оборудования используют также механизированные крепи сопряжения, краткая техническая характеристика которых приведена в табл. 7.8.
 

Таблица 7.8

Показатели	КСШ-5К	OKC-1	М-81СК
Высота крепи, м: максимальная	3,1	3	2,6
минимальная	2,2	1.7	1,8
Длина крепи, м	7,5	6,3	6,5
Сопротивление крепи, кН	2760	1600	3840
Шаг передвижки секций, м	0,8	0,7	0,63
Масса комплекта, т	8	2,3—2,6	11,4

Передвижку крепи сопряжения осуществляют следующим образом: разгружают гидростойки одной из секций, подтягивают ее гидродомкратами, а затем распирают к верхнякам штрековой крепи. После этого таким же образом передвигают другую секцию крепи сопряжения.