книги / Техника для выемки тонких пластов

ном при струговой выемке для уменьшения незакрепленного при­ забойного пространства.

Для передвижения секций и забойного конвейера рамной, агрегатированной с забойным конвейером крепи применяется обыч­ но только один гидродомкрат.

Врамных комплектных крепях передвижение секций крепи и комплекта в целом осуществляется одним гидродомкратом, а для передвижения става конвейера предусматриваются отдельные гид­ родомкраты, обычно не входящие в состав комплекта секций.

Врамных механизированных крепях, агрегатированных по

верхнему перекрытию, передвижка каждой секции осуществляется двумя гидродомкратами, а для передвижения става конвейера предусматриваются отдельные гидродомкраты, не входящие в со­ став рамной секции.

Наиболее существенным недостатком рамной, агрегатированной с забойным конвейером механизированной крепи является не­ достаточная устойчивость в поперечном направлении как верхне­ го перекрытия относительно основания, так и секции в целом. В связи с этим наблюдается тенденция перехода от рамных меха­ низированных крепей к применению кустовых или щитовых ме­ ханизированных крепей.

Кустовые механизированные крепи. К кустовым механизиро­

или шести гидростоек 3, расположенных в два или три ряда по

длине и в два ряда по ширине секции (рис. 6.4,6), и гидродом­ крата 4 (одного или двух) передвижения.

Основным типом секции кустовой крепи, получившей наиболь­ шее распространение, особенно за рубежом, является четырехсто­ ечная секция, когда при сравнительно небольшом количестве гид­ равлических стоек достигается хорошая устойчивость верхнего перекрытия относительно основания.

Кустовые шестистоечные секции, ранее широко распространен­ ные в Великобритании, в настоящее время повсеместно заменяют­ ся четырехстоечными как более простыми и обладающими теми же эксплуатационными качествами.

Пятистоечные секции не имеют каких-либо преимуществ по сравнению с четырехстоечными и их применение носило эпизоди­ ческий характер.

Трехстоечные секции пока не получили распространения, хотя в отдельных случаях такая крепь может обеспечить лучшее под­ держание кровли в призабойном пространстве за счет приближе­ ния к забою положения равнодействующей от усилий в гидравли­ ческих стойках.

Кустовые крепи относятся по характеру взаимодействия пере­ крытия с кровлей к крепям поддерживающего типа. Они выполня­ ются только с нижней завязкой и только в агрегатированном с забойным конвейером исполнении.

Щитовые механизированные крепи. Под щитовой механизиро­

ванной крепью понимают такую крепь, у которой верхнее пере­ крытие (поддерживающе-оградительное или поддерживающее) имеет силовую кинематическую связь с основанием в продольном и поперечном направлениях, придающую секции крепи монолит­ ность исполнения.

Имеются две принципиально различные по характеру взаимо­ действия с породами кровли конструкции секций щитовых крепей: поддерживающе-оградительного типа с шарнирно укрепленным поддерживающим козырьком и поддерживающего типа с жестким перекрытием.

Секция щитовой крепи поддерживающе-оградительного типа обычно состоит из поддерживающей части верхнего перекрытия 1 (рис. 6.5, а), оградительной части перекрытия 2, шарнирно свя­

занной с поддерживающей частью перекрытия. В части щитовых крепей оградительная часть перекрытия выполняет роль силово­ го рычага, передающего усилие от гидростойки (гидростоек) 3 к поддерживающей части верхнего перекрытия L

Наряду с этим имеются щитовые крепи, у которых гидравли­ ческие стойки передают усилия непосредственно на поддерживаю­ щую часть перекрытия (рис. 6.5,6).

Оградительная часть перекрытия 2 (рис. 6.5, а) имеет силовую кинематическую связь 4 (обычно это шарнирный четырехзвенник)

с основанием 5. Передвижение секции крепи и става забойного конвейера производится одним или двумя гидродомкратами (на рис. 6.5, а не показаны).

Секция щитовой крепи поддерживающего типа (рис. 6.5, 6) обычно состоит из верхнего поддерживающего перекрытия 1, гид­ ростоек 2, силовой кинематической связи 3 перекрытия 1 с осно­

ванием 4, выполняющей дополнительно функции ограждения ра­ бочего пространства от проникновения породы со стороны выра­ ботанного пространства, основания 4 и гидродомкрата передви­

жения 5.

Все щитовые крепи выполняются только с нижней завязкой, а наличие силовой связи верхнего перекрытия с основанием по­ зволяет осуществлять передвижение секции крепи с активным подпором, освобождая гидростойки от необходимости восприятия поперечных усилий.

Все щитовые крепи выполняются только агрегатированными с забойным конвейером, при этом расположение секций относитель­ но конвейера может быть выполнено по схемам: заряженной (схе­ ма / на рис. 6.5,6), незаряженной (схема //).

Щитовые крепи могут передвигаться: последовательно, в шах­ матном порядке, в групповом порядке. Наиболее распространен­ ным является последовательное передвижение секций. Шахматной и групповое передвижение секций щитовой крепи применяется Ц основном при струговой или фронтальной выемке угля.

Для передвижения секций щитовых крепей и става конвейера обычно применяется один или два гидродомКрата. Большее расч

работающим в сочетании с предохранительным и разгрузочным клапанами и индикатором давления.

Работа гидравлической стойки ГС (рис. 6.6) происходит сле­ дующим образом. От насосной станции по магистрали 1 через разгрузочный клапан РК рабочая жидкость по магистрали 2—3 поступает в поршневую полость гидростойки ГС. При этом гид­

равлическая стойка распирается с усилием начального распора NB.р, равным произведению давления, развиваемого насосной стан­

цией, на площадь поршня гидростойки.

На рабочей характеристике гидравлической стойки (рис. 6.7) этому усилию соответствует ордината OA = Nn.p.

После распора гидростойки с усилием NB.P разгрузочный кла­ пан РК (см. также рис. 6.6) закрывается и поршневая полость

стойки оказывается запертой.

Под действием горного давления выдвижная часть гидростой­ ки начинает опускаться. При этом в поршневой полости гидро­ стойки повышается давление, происходит упругое сжатие столба жидкости и упругое раздутие стенок цилиндра гидростойки. При опускании выдвижной части гидростойки на величину ASy дав­

ление в поршневой полости гидростойки повышается до давления Рп.к срабатывания предохранительного клапана ПК. Стойка раз­ вивает номинальное рабочее сопротивление NP.C, которому соот­ ветствует ордината BE. Стойка из режима упругой податливости (линия АВ на рис. 6.7, а) переходит в режим постоянного сопро­ тивления (линия ВС), усилие при котором определяется давле­ нием рп.к срабатывания предохранительного клапана ПК.

При срабатывании предохранительного клапана ПК рабочая жидкость из поршневой полости гидростойки ГС через магист­ раль 3—4, предохранительный клапан ПК, по магистрали 5—6 поступает в сливную магистраль Ш.

Для передвижения секции крепи необходимо предварительно разгрузить гидростойку от горного давления. Для этого с помо­ щью распределителя рабочая жидкость под давлением поступает в Магистраль 6 и далее в штоковую полость гидростойки ГС. Од­ новременно, воздействуя на поршень разгрузочного клапана РК,

рабочая жидкость своим давлением принудительно его открывает. При этом жидкость из поршневой полости гидростойки по маги­ страли 3—2— 1 поступает на слив в магистраль П — осуществля­

После передвижения секции стойки распираются и цикл пов­ торяется. График OABCD, характеризующий изменение усилия (давления в поршневой полости ГС), развиваемого гидравличе­

ской стойкой за цикл ее работы, называется рабочей характери­ стикой гидростойки. Площадь фигуры OABCD — это работа гид­

равлической стойки по сопротивлению опусканию пород кровли. Давление в поршневой полости гидростойки контролируется

индикатором давления ИБ.

6.3. Фактическое сопротивление

гидравлической стойки

Следует иметь в виду, что в большинстве случаев фактическое сопротивление гидравлической стойки может существенно откло­ няться от его номинального значения, определяемого графиком рабочей характеристики на рис. 6.7, а.

Имеются три основные причины отклонения фактического зна­ чения сопротивления гидростойки от номинального значения:

наличие в системе гидростойки микроутечек; наличие слоя штыба и породной мелочи под основанием и под

верхним перекрытием секции крепи; изменение времени цикла работы гидростойки.

Рассмотрим влияние каждой из этих причин на фактическое сопротивление гидравлической стойки.

Влияние микроутечек на рабочее сопротивление гидростойки.

Приведенная на рис. 6.7, а рабочая характеристика гидравличе­

ской стойки исходит из абсолютной герметичности ее гидросисте­ мы. В действительности зачастую в гидросистеме стойки происхо­ дят микроутечки. Имеются три наиболее вероятных их местона­ хождения: предохранительный клапан; разгрузочный клапан; уп­ лотнение поршня выдвижной части гидростойки.

Наличие микроутечек может существенно изменить рабочую характеристику гидростойки, уменьшив ее фактическое сопротив­ ление вплоть до полной разгрузки от горного давления.

При наличии микроутечек может быть три варианта изменения рабочей характеристики гидростойки (рис. 6.7,6).

I вариант. Микроутечки относительно невелики. При этом ра­ бочая характеристика гидростойки характеризуется фигурой OAHD, так как вследствие микроутечек нарастание давления в поршневой полости гидростойки замедляется (линия АН). Перед

разгрузкой фактическое сопротивление стойки меньше ее номи­ нального рабочего сопротивления.

II вариант. Микроутечки средние, рабочая характеристика гидростойки определяется фигурой OAMD. Перед разгрузкой фак­

тическое сопротивление гидростойки меньше усилия ее начального распора.

III вариант. Микроутечки большие. Рабочая характеристика гидростойки определяется фигурой OAR — происходит прежде­ временная разгрузка гидростойки в точке R от горного давления.

Не следует считать, что если гидростойка расперта, то она держит кровлю с заданным номинальным рабочим сопротивле­ нием.

Уменьшение фактического сопротивления гидростойки и, сле­ довательно, секции механизированной крепи в целом, как прави­ ло, вызывает увеличенные опускания выдвижных частей гидро­ стоек вплоть до их посадки «на жесткую» со всеми вытекающими

!

из этого последствиями, а также нарушение целостности поро^ кровли, что сопровождается вывалами и отслоениями, затрудня­ ющими передвижение и нормальное функционирование секций крепи.

Случаи посадки гидравлических стоек «на жесткую» и появ­ ление случаев нарушения целостности пород кровли (заколы, вы­ валы и отслоения) в подавляющем большинстве являются причи­ нами, косвенно указывающими на наличие неисправностей в гид­ росистеме стоек (наличие микроутечек).

Следует предупредить об одном распространенном на практи­ ке способе работы при наличии в системе гидростоек микроутечек. Зная о наличии в системе гидростоек микроутечек, вместо их устранения в отдельных случаях лица, обслуживающие механи­ зированную крепь, ставят распределители секций крепи в положе­ ние «распор» и за счет непрерывной работы насосной станции подпитывают поршневые полости гидростоек, компенсируя этим микроутечки.

В этом случае фактическая рабочая характеристика гидростой­ ки выражается фигурой OALD (рис. 6.7,6), а ее фактическое со­

противление опусканию пород кровли уменьшается по сравнению с номинальным сопротивлением в 1,5—2 раза. Такая работа меха­ низированной крепи с уменьшенным фактическим сопротивлением аналогична работе лавы с индивидуальной крепью и вдвое мень­ шим против паспорта количеством стоек. Однако этого при инди­ видуальной крепи никто не допускает.

Работа механизированной крепи с уменьшенным сопротивлени­ ем является недопустимой, так как способствует посадке стоек «на жесткую» и нарушению целостности пород кровли, что на­ рушает ее нормальную эксплуатацию.

Влияние слоя штыба и породной мелочи на рабочее сопротив­ ление гидростойки. Наличие слоя штыба и породной мелочи под

основанием и особенно на верхнем перекрытии секции существен­ но изменяет рабочую характеристику гидростойки, уменьшая угол наклона линии АВ\. При этом уменьшается фактическая работа

гидростойки по сопротивлению опусканию пород кровли, а в от­ дельных случаях (линия АН\) стойка может не развивать своего

номинального рабочего сопротивления (не выходить на режим постоянного сопротивления — режим срабатывания предохрани­ тельного клапана).

Следует помнить, что передвижение секций крепи с активным подпором уменьшает вероятность образования слоя штыба и по­ родной мелочи, особенно над верхним перекрытием, способствуя увеличению фактического сопротивления механизированной крепи.

Влияние изменения времени цикла работы гидростойки на ее фактическое сопротивление. Для выхода гидравлической стойки

на рабочее сопротивление после ее установки с усилием начально­ го распора (см. рис. 6.7, а) необходимо время Ту (ч)

где ASy — упругая податливость гидростойки, мм; vср.к — средня»

скорость опускания пород кровли, мм/ч.

В реальных конструкциях гидростоек при ASy«8-f-18MM и средней скорости опускания кровли аСр.к~3 мм/ч время для вы­ хода гидростойки на рабочее сопротивление составляет

( 6.2>

Если время цикла в лаве меньше указанного времени, гидрав­ лическая стойка начинает работать только в режиме упругой по­ датливости (линия АК на рис. 6.7, а), и ее разгрузка осущест­ вляется в точке К, когда она вышла только на сопротивление (ордината KF), существенно меньшее ее рабочего сопротивле­

ния iVp.c.

Отсюда следует весьма важный вывод о возможности умень­ шения фактического сопротивления крепи в лавах с высокой ско­ ростью подвигания очистного забоя. Поэтому короткие лавы, где время цикла соответственно уменьшается, не желательны для ме­ ханизированных крепей.

6.4. Изменение фактического сопротивления

механизированной крепи по длине очистного забоя

При разработке паспорта крепления длинного очистного забоя* сложилась практика исходить из положения, что сопротивление индивидуальной крепи по длине очистного забоя должно быть одинаковым. На основании этого положения разрабатывается пас­ порт крепления, в котором плотность крепления, а следовательно, и сопротивление крепи по длине очистного забоя остаются одина­ ковыми.

При комплексно-механизированном очистном забое плотность и сопротивление крепи определяются конструкцией механизиро­ ванной крепи, однако фактическое сопротивление крепи и особен­ но его распределение по длине очистного забоя могут существен­ но отличаться от номинального (паспортного) его значения.

Рассмотрим это на примере очистного забоя, закрепленного рамной двухстоечной, агрегатированной с забойным конвейером механизированной крепью (рис. 6.8). Допустим, что на участке D

очистного забоя, где выемка полосы угля комбайном еще не про­ изведена, гидравлические стойки секций механизированной крепи вышли на рабочее сопротивление Мр.с. Тогда среднее сопротивле­ ние крепи (кПа)

и изобразится на графике отрезком ЕК.

Затем на участке II сопротивление секций крепи по мере опу­ скания пород кровли будет увеличиваться, и в точке М, в кото­ рой отрезок MG = OA, секции механизированной крепи выходят

на номинальное рабочее сопротивление.

Участок DEK на графике, изображающий полную разгрузку

крепи от горного давления, ее передвигание и вновь распор с уменьшенным сопротивлением начального распора, соответствует месту в забое, где происходит ухудшение состояния пород кровли при работе механизированной крепи вследствие существенных уменьшений фактического среднего сопротивления секций механи­ зированной крепи в этой зоне.

Вторым фактором, определяющим в значительной мере состоя­