Курс Технология и оборудование горного производства Лекция 6 ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ И МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ КРЕПИ

Крепь предназначена для управления горным давлением и предотвращения обрушения пород кровли в горных выработках, в частности, в призабойном пространстве лавы.

Классификация крепей по назначению Призабойная крепь возводится непосредственно в призабойном пространстве. Предназначена для предотвращения обрушения в нем пород кровли. Призабойное пространство крепится индивидуальной или механизированной крепью.

Посадочная крепь применяется, как правило, в очистных забоях с индивидуальной призабойной крепью. Она устанавливается на границе с погашаемым выработанным пространством и предназначается для (посадки) управления кровлей полным обрушением или плавным опусканием пород кровли. Классификация крепей по назначению Посадочная крепь ОКУ

К основным крепям относятся индивидуальные и механизированные крепи, которые служат непосредственно для крепления призабойного пространства. Классификация крепей по назначению

Временная крепь облегченного типа применяется для временного и ускоренного закрепления обнаженных пород кровли с последующей заменой ее основной крепью. Классификация крепей по назначению

Индивидуальные крепи

Индивидуальная крепь предусматривает стойку и верхняк. На первом этапе развития крепей в качестве индивидуальной крепи использовалось дерево, которое применяется и до сих пор на некоторых шахтах на крутых пластах. В дальнейшем деревянная крепь была заменена металлической индивидуальной крепью.

В середине 60-х годов ХХ века для крепления призабойного пространства начали применять гидрофицированные механизированные крепи, получившие на сегодняшний день широкое распространение при выемке пологих, наклонных и крутых пластов.

Стойка – основной опорный элемент крепи и служит для поддержания рабочего пространства в лаве. Индивидуальные стойки работают совместно с деревянным или металлическим верхняком. По принципу работы различают: -металлические стойки трения; - гидравлические стойки.

Стойки трения Стойки трения представляют собой металлические конструкции с телескопической раздвижностью, при этом управляемая просадка верхней части стойки обеспечивается фрикционными зажимами. В настоящее время применяются в ограниченных количествах стойки трения постоянного сопротивления типов ТУ, ТКУ и ТПК для пластов мощностью от 0,86 до 2,48 м. Стойки трения в значительной мере вытеснены более удобными и надежными гидростойками. Стойка трения ТУ

Гидравлические стойки Гидростойка используется для подъема верхнего перекрытия (распор стойки) и его опускания (разгрузка стойки), а также для регулирования высоты секции по вынимаемой мощности пласта.

Гидростойка с внутренней циркуляцией рабочей жидкости СУГМ ОАО «Точмаш»

Гидростойка с внешним питанием ГВП ОАО «Точмаш» ГВПУ ОАО «Точмаш» Т400 Ургинский машзавод

Достоинства индивидуальных гидростоек большой начальный распор и малая упругая податливость гидростоек, по сравнению со стойками трения, обеспечивают лучшее состояние кровли и уменьшают ее опускание на 10-30%; повышенная безопасность работ в очистном забое; снижение потерь стоек в выработанном пространстве при их извлечении благодаря возможности осуществлять дистанционную разгрузку.

Все гидравлические призабойные стойки предназначены для применения в качестве призабойной и посадочной крепи на пологих и полого наклонных пластах с углом падения до 35°. Типоразмер стойки по длине изменяется за счет применения ряда нижних насадок, изготовляемых из труб, имеющих пяту.

При использовании индивидуального крепления металлические верхняки являются элементами, непосредственно удерживающими кровлю призабойного пространства. Промышленностью выпускаются выдвижные металлические верхняки ВВ30, ВВ3М, ВИК и шарнирные В15Б, М71С. Верхняк ВИК Ниша, перекрытая верхняками ВИК

Механизированные крепи

Функции, выполняемые механизированной гидрофицированной крепью 1. управление горным давлением (способом обрушения или другим способом); 2. активное поддержание кровли в рабочем призабойном пространстве очистного забоя; 3. защиту призабойного пространства (ограждение) от проникновения обрушенных пород кровли. Кроме того, механизированная крепь в большинстве случаев выполняет также функции пространственного перемещения забойного конвейера очистного комплекса или агрегата в целом и его управления по гипсометрии и в плоскости пласта.

Механизированная гидрофицированная крепь состоит из крепежных секций или комплектов, насосной станции, распределительной и контрольно- регулирующей гидроаппаратуры и гидрокоммуникаций. Секции крепи или комплекты располагаются по всей длине очистного забоя, они активно поддерживают породы кровли в рабочем призабойном пространстве очистного забоя и управляют горным давлением. По мере выемки угля секции крепи передвигаются к забою в определенной последовательности.

Секция механизированной крепи это элемент крепи, сохраняющий свою целостность при передвижении и состоящий обычно из основания 6, гидравлических стоек 8 (до шести стоек в секции), связанных перекрытием 10 у кровли пласта, гидродомкратов передвижения 5 (одного или двух), блока управления потоком рабочей жидкости и гидрокоммуникаций. Секция имеет оградительный элемент 9, защищающий рабочее пространство от проникновения в него обрушенной породы кровли.

Различают: линейные секции крепи, расположенные по длине забоя, концевые секции крепи, имеющие отличную от линейных конструкцию линейная секция крепи концевая секция крепи

Выполняемые линейными секциями крепи операции -разгрузка (снятие распора) гидростоек, - передвижение секции, - распор гидростоек, - передвижение забойного конвейера, - поддержание пород кровли.

Гидростойка основной опорный элемент механизированной крепи, воспринимающий горное давление и передающий его на почву пласта через основание секции (а при отсутствии основания через нижние опорные поверхности стоек). Гидростойка одинарной гидравлической раздвижности без донного клапана

Рабочая характеристика гидростойки Графически показывает характер изменения сопротивления гидростойки опусканию породы кровли в зависимости от ее податливости.

По характеру раздвижки и области применения различают гидростойки: с одинарной гидравлической раздвижностью, применяемые на пологих пластах мощностью 1,5-3,5 м (например, в крепях комплексов 1МКМ, ОКП); с двойной гидравлической раздвижностью (посредством двух телескопически раздвигающихся гидроцилиндров), применяемые в условиях тонких пластов, когда невозможно обеспечить одинарную раздвижность; в некоторых случаях применяется тройная гидравлическая раздвижность (крепи для мощных пластов 4-6 м).

Отношение высоты стойки в раздвинутом положении к ее высоте в исходном положении определяет коэффициент раздвижности стойки, который у телескопических гидростоек значительно выше, чем у стоек с одинарной раздвижностью. Диапазон изменения значений коэффициента в современных гидростоек украинских и российских производителей 1,5…2,3 и до 3,0 у зарубежных производителей.

Основные конструктивные типы механизированных крепей, их классификация и области применения

Все механизированные крепи по основным функциональным критериям и их взаимодействию с боковыми породами можно разделить на: 1. оградительные; 2. поддерживающие; 3.оградительно-поддерживающие. В оградительно-поддерживающих крепях возможно преобладание поддерживающей части (тогда эти крепи называются поддерживающе-оградительными) или, наоборот, оградительной (оградительно-поддерживающие крепи). Соотношение этих функций можно установить величиной проекции поддерживающих и оградительных элементов на плоскость почвы пласта.

Оградительные крепи Имеют одну основную функцию ограждение рабочего пространства лавы от проникновения в него обрушенных пород кровли. Эти крепи не имеют элементов для поддержания кровли (Lп = 0). Конструктивно они наиболее просты и наименее металлоемки, но имеют ограниченную область применения. Они не исключают проникновения в рабочее пространство пород кровли, обрушающихся по линии забоя пласта. Такие крепи имеют ограниченное применение (тип КТУ) на шахтах Кузбасса при слоевой выемке мощных пологих пластов для отработки нижнего слоя. Секция оградительной крепи состоит из основания 1, гидродомкрата 2 для передвижения крепи и конвейера, стоек 3 и ограждающего щитового перекрытия 4.

Поддерживающие крепи Выполняют две основные функции: управление горным давлением и поддержание кровли в рабочем пространстве лавы. Основное преимущество поддерживающих крепей - сохранение устойчивости пород кровли над рабочим пространством и обеспечение управления горным давлением способом полного обрушения за поддерживающей частью крепи. Поддерживающие крепи получили широкое применение на пластах мощностью менее 1,8 м (М103, МК97М, 1М88, 1М88С, М87УМН, М87УМП, М87УМС, 1МТ и др.). Секции поддерживающей крепи имеют основание 1, от двух до шести гидравлических стоек 2, один или два гидродомкрата передвижения 3, верхнее перекрытие 4 и оградительный элемент - вертикально расположенный щиток 5 (Lor = 0).

Оградительно-поддерживающие крепи Выполняют все три функции: управление горным давлением, поддержание кровли в рабочем пространстве и ограждение его от проникновения обрушающихся пород кровли. Оградительный элемент преобладает над поддерживающим (Lor > Ln). Крепи этого типа (1ОКП70, 2ОКП70, 3ОКП70, 4ОКП70, УКП4 и УКП5 и др.) получили широкое распространение и применяются при разработке пологих пластов мощностью 1,8-3,6 м (ОКП) с легкообрушающимися породами кровли. Секция оградительно-поддерживающей крепи состоит из основания 1, четырехзвенника 2, оградительного элемента 3, козырька 4 (поддерживающий элемент), одной наклонной гидростойки 5 и гидродомкрата передвижения 6.

Поддерживающе-оградительные крепи Выполняют те же функции, что и оградительно-поддерживающие, но поддерживающий элемент у них преобладает над оградительным (Ln > Loг). Крепи этого типа (КД80, 1МКМ, МК75, M130, М142 и др.) применяются при разработке пологих пластов мощностью 1,4-3,2 м как с легко обрушающимися, так и устойчивыми породами кровли. Секция поддерживающе-оградительной крепи состоит из основания 1, четырехзвенника 2, щитового перекрытия 3 (ограждающий элемент), верхнего перекрытия 4 (поддерживающий элемент), двух гидростоек 5 и гидродомкрата передвижения 6.

По структурной схеме и способу силовой связи между секциями различают крепи комплектные и агрегатные.

Комплектная крепь это совокупность двух или трех секций, соединенных между собой кинематическими связями и гидродомкратами передвижки. Комплекты не связаны друг с другом.

Комплектная крепь МК98Д

Преимущества комплектной крепи: возможность преодоления небольших геологических нарушений; возможность изменять шаг передвижки крепи, так как крепь не связана с конвейером; свободное перемещение рабочих по почве пласта, которая не загромождена гидродомкратами передвижения, основаниями секций и т. п.; большая маневренность. Недостатком комплектной крепи является сложность автоматизации ее работы.

Агрегатная крепь это механизированная крепь, секции которой имеют кинематические связи друг с другом по всей длине лавы, обеспечивающие взаимодействие секций при их передвижении.

Агрегатные крепи получили наибольшее применение. К ним относятся крепи КМ87УМ, 1МКМ, ОКП и др. Работа этих крепей может быть автоматизирована.

Классификация механизированных крепей по технологическим критериям по способу перемещения всей крепи комплекса - фланговая схема, когда передвижка осуществляется поочередно вслед за подвиганием комбайна; - фронтальная схема – передвижка осуществляется одновременно по всей длине забоя

Классификация механизированных крепей по технологическим критериям по последовательности передвижения секций -последовательное (одна за другой); -линейно-шахматное через одну, что позволяет ускорить почти вдвое время на передвижку секций и благодаря этому увеличить скорость выемки угля комбайном

Классификация механизированных крепей по технологическим критериям по способу перемещения секций крепи -с полной рзгрузкой -с остаточным подпором

Для систем гидропривода механизированных крепей выпускаются насосные станции СНУ5, СНУ9 и СНТ32