Департамент образования и науки Кемеровской области

Государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Томь-Усинский горноэнерготранспортный колледж

(ГОУ СПО ТУ ГЭТК)

РАССМОТРЕН И ОДОБРЕН на заседании цикловой комиссии общепрофессиональных и специальных транспортных дисциплин Председатель цикловой комиссии _________ М.В. Григорьева (подпись) протокол № 07 от 31.08.2012

УТВЕРЖДЕНО на заседании методического совета колледжа Председатель методического совета _________ Т. Г. Малютина протокол № 7 04.09.2012 (дата)

Методические указания

по проведению практического занятия № 27-28

Тема: Изучение конструкции комплектных крепей. Изучение гиросхемы и гидрооборудования механизированной крепи. Изучение конструкции крепей сопряжения лавы со штреком. Изучение гидросхемы и гидрооборудования крепи.

По дисциплине: СД.ДС.02 Горные машины и комплексы

Продолжительность: 4 часа

Для специальности: 140613 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)

Автор: Скрипченко Н.Ф.

2012

Практическое занятие № 27-28

Тема: Изучение конструкции комплектных крепей. Изучение гиросхемы и гидрооборудования механизированной крепи. Изучение конструкции крепей сопряжения лавы со штреком. Изучение гидросхемы и гидрооборудования крепи.

Цель: Изучение гиросхемы и гидрооборудования механизированной крепи.

Входной контроль

1. Определение механизированной крепи.

2. Назначение механизированной крепи.

3. Устройство механизированной крепи.

4. Основная функция механизированной крепи.

5. Классификация крепи по функциональному признаку.

Теоретический материал

механизированные и индивидуальные крепи

Механизированная крепь — это горная машина, размещен­ная по всей длине очистного забоя, и состоящая из самопере­двигающихся секций, механизирующих процессы — крепления очистной выработки, управления кровлей и передвижки на за­бой става забойного конвейера или базы комплекса (агрегата) вместе с выемочной машиной.

Механизированная крепь состоит из секций или комплектов (групп взаимосвязанных секций), насосной станции (одной или нескольких), распределительной и контрольно-регулирую­щей аппаратуры и гидрокоммуникаций.

Основная функция механизированной крепи — создание со­противления опусканию (обрушению) пород кровли в призабойное пространство.

По функциональному признаку механизи­рованные крепи разделяют на поддерживающие (рис. 1.12, а), поддерживающе-оградительные (рис. 1.12,6), оградительно-поддерживающие (рис. 1.12, в) и оградительные (рис. 1.12, г).

Тип крепи можно определить соотношениями величин проек­ций поддерживающих L_п и оградительных элементов L_OГ сек­ций на горизонтальную плоскость в направлении осевой линии секции.

Секция является самостоятельной структурной единицей ме­ханизированной крепи очистного забоя.

Она включает в себя следующие основные элементы — гидростойку (или гидростой­ки) 1, верхнее перекрытие, состоящее из поддерживающей 2 и (или) оградительной 3 частей, нижнее основание 4 один или два гидродомкрата 5 (см. рис. 1.12), располагаемых в основа­нии или у перекрытия, и систему управления секцией.

В состав секции могут также входить дополнительно уст­ройства силовой связи основания с перекрытием, удержания поверхности забоя в его верхней части, направленного пере­движения и устойчивости секции, удержания от сползания забойного конвейера, перекрытия боковых зазоров, активного подпора перекрытия в процессе передвижки секции и др.

У секций поддерживающих крепей отсутствуют огради­тельные элементы, воспринимающие вертикальную нагрузку от обрушающихся пород кровли. Защитное ограждение 3 (см. рис. 1.12, а) выполняет в этом случае функцию защиты рабочего пространства от бокового проникновения обрушающихся по­род.

Характерная особенность поддерживающих и поддерживающе-оградительных крепей — соединение их гидростоек с под­держивающими элементами перекрытия.

В оградительно-под­держивающих и оградительных крепях гидростойки соединяют­ся непосредственно с оградительными элементами.

С позиции применения крепей по мощности пластов механи­зированные крепи делятся на три группы: тонкие — 0,7—1,2 м, средней мощности 1,2—2,5 м и мощные 2,5—5 м.

По силовым связям между секциями крепи могут быть комплектными и агрегатированными.

Под комплектной крепью понимают такую крепь, в которой две или более секций объ­единены (связаны) друг с другом в комплект с помощью гид­родомкратов передвижки секций.

По месту расположения гид­родомкратов передвижки комплектные крепи могут быть с ниж­ним (крепи 1М88С, М87УМС для струговых комплексов) и верхним (рис. 1.13), расположением гидродомкратов 3 между секциями 1 и 2 (крепь МКС98).

Секции крепи МКС98 не имеют нижнего основания. Его за­меняют индивидуальные круглые опорные плиты 4 гидро­стоек.

Независимо от места расположения гидродомкратов связей между секциями комплекты крепи кинематически не взаимо­увязаны.

Передвижка каждого комплекта (обычно двухсекци­онного) осуществляется независимо друг от друга, поэтому та­кие крепи не пригодны для дистанционного и автоматического управления.

Основным типом механизированных крепей в настоящее время являются агрегатированные крепи, в которых все секции связаны гидродомкратами передвижения (агрегатированы) со ставом забойного конвейера очистного комплекса или базой агрегата.

Передвижение секций агрегатированных крепей ки­нематически взаимоувязано, поэтому они пригодны для дис­танционного и автоматического управления.

Гидродомкраты передвижки имеют, как правило, нижнее расположение и ис­пользуются не только для передвижки секций крепи, но и для передвижки конвейера или базы агрегата на забой.

Конструктивные схемы секций агрегатированных крепей с различным расположением и числом гидростоек показаны в табл. 1.3.

Одностоечная схема использована в крепях оградительно-поддерживающего типа: 40КП70, 10КП70, 20КП70, 30КП70. Для рамных двух- и трехрядной схем характерным является расположение гидростоек друг за другом по продольной оси (по длине) секции.

Рис. 1.12. Схемы механизированных крепей:

а — поддерживающей; б — поддерживающе-оградительной; в — оградительно-поддержи­вающей; г — оградительной

Рис. 1.13. Комплектная ме­ханизированная крепь МКС98

Рис. 1.14. Схемы секций щитовых крепей: а — одностоечная (4ОКП70); б — двухстоечная рамная (МК75Б)

Двухрядные рамные секции применяют в крепях поддерживающего типа МКС98, 1М88, 1М88С, М87УМН, М87УМП и М87УМС, а также в крепях поддерживающе-оградительного типов МК75 и Ml30.

Недостатки рамных секций крепей поддерживающего типа:

• передача на гидростойки поперечных усилий при передвиже­нии без потери контакта перекрытия с породами кровли;

• недо­статочная устойчивость в поперечном направлении перекрытий и секций в целом.

Кустовые секции имеют более высокую поперечную устой­чивость Из кустовых секций крепей получили распростране­ние двух- трех- и четырехстоечные секции. В первом случае — зто крепи М137А, УКП5, во втором -М144 и в третьем-МКЮЗМ, КД80, 1МТ, 2МТ, М138А и М142.

Кустовые шестистоечные секции, ранее широко распростра­ненные в Великобритании, в последние годы заменяются четырехстоечными как более простыми и обладающими теми же эксплуатационными качествами.

Отечественными шестистоечными кустовыми секциями, укомплектованы крепи 2МКДМ («Донбасс-М»).

Механизированные крепи, секции которых имеют силовую связь перекрытия с основанием, называются щитовыми неза­висимо от числа гидростоек в секции.

К щитовым относят крепи оградительно-поддерживающего (рис. 1.14, а) или поддерживающе-оградительного (рис. 1.14,6) типа, у которых перекрытия, состоящие из поддерживающей 1 и оградительной частей 3, и основание 5 секций имеют силовую и кинематическую связь между собой, не только с по­мощью гидростоек 2, но также и с помощью шарнирных рыча­гов 4.

Все щитовые крепи выполняют только с нижней завязкой, а наличие силовой связи перекрытия с основанием позволяет передвигать секции крепи с активным подпором, разгружая при этом гидростойки от поперечных усилий.

Щитовые крепи могут быть одно- и многостоечными. При этом секции огради­тельно-поддерживающего типа имеют одну (крепи 10КП70, 2ОКП70Б, ЗОКП70Б и 4ОКП70) или две стойки 2 (крепи УКП5).

Щитовой тип секций является в настоящее время основным, особенно для пластов мощностью более 1 м.

Типовая схема подключения гидростойки к системе гидро­привода механизированной крепи и рабочая характеристика гидростойки показаны на рис. 1.15. В поршневую полость П (рис. 1.15, а) гидростойки по магистрали 8—5—6—7 подается рабочая жидкость от насосной станции.

Гидростойка начина­ет воздействовать на боковые породы с усилием начального распора N_H..Р (kH):

где D — внутренний диаметр цилиндра гидростойки, м; р_Н.С — давление, развиваемое насосной станцией в гидростойке, МПа.

Разгрузочный клапан (гидрозамок) РК отсекает поршне­вую полость гидростойки от напорной магистрали 8. Стойка оказывает сопротивление N опусканию кровли. При этом уве­личивается давление рабочей жидкости в поршневой полости П гидростойки (линии АВ, рис. 1.15,6), происходит упругое сжа­тие рабочей жидкости и упругая деформация цилиндра стойки. В этот период выдвижные части гидростойки опускаются на величину Δh_y с одновременным увеличением усилия сопротив­ления опусканию пород кровли. На этом участке (линия АВ) гидростойки работает в режиме нарастающего сопротивления. При дальнейшем опускании кровли давление в поршневой по­лости Я гидростойки повышается до настроечного давления срабатывания предохранительного клапана ПК и он срабаты­вает. Гидростойка начинает работать в режиме постоянного рабочего сопротивления N_p._c (линия ВС). Работа предохрани­тельного клапана в этом режиме характеризуется давлениями открывания клапана Р_от и его закрывания Р_зк.

Для контроля давления в поршневой полости стойки слу­жит индикатор давления ИД, который компонуется совместно с предохранительным ПК и разгрузочным РК клапанами в одном корпусе 9, образуя стоечный гидроблок, или выносится на рукав высокого давления.

Для разгрузки гидростойки рабочая жидкость под давле­нием подается по магистрали 1—2—3—4 в штоковую Ш полость стойки и по магистрали 2—2 в разгрузочный клапан РК, от­крывая выход рабочей жидкости из полости Я на слив по ма­гистрали 7—6—5—8. При этом выдвижная часть гидростойки опускается. Гидростойка может разгружаться полностью с по­терей контакта перекрытия с кровлей или частично со снижени­ем давления в поршневой полости до заданного предела (до 0,01 МПа) в случае передвижки крепи с активным подпором.

В механизированных крепях в настоящее время применяют предохранительные клапаны трех типов: ЭКП, ОМКТМ, ГВТН10 с номинальными давлениями срабатывания соответ­ственно 40, 32 и 50 МПа.

Максимальный расход (л/мин) рабочей жидкости через клапан при давлении 1,25 номинального составляет: 30 — для клапана ЭКП, 15 — для клапана ОМКТМ и 80 — для клапана ГВТН10. Применение предохранительных клапанов с большим максимальным расходом рабочей жидкости уменьшает вероят­ность раздутия цилиндров гидростоек при резких осадках кровли.

Рис. 1.15. Схема подключения гидростойки к системе гидропривода механи­зированной крепи (а) и рабочая характеристика гидростойки (б)

Стойки одинарной гидравлической раздвижности применяют в крепях, предназначенных для работы на пластах средней мощности и мощных. Коэффициент раздвижности Кр = l_р/ l_min, характеризующий отношение длины полностью раздвинутой стойки l_р к длине сложенной стойки l_min, составляет обычно для таких стоек 1,32—1,58.

В настоящее время преимущественное распространение во вновь создаваемых крепях получают стойки двойной гидрав­лической раздвижности. Они хотя и дороже в изготовлении, но обладают большей эффективностью в эксплуатации из-за лучшей приспосабливаемости к изменениям мощности пласта.

Коэффициент раздвижности таких стоек составляет 1,8—2.

В секциях механизированных крепей применяют также гид­родомкраты и гидропатроны, которые используют: для пере­движения секций крепи и става конвейера, обеспечения устой­чивости и направленного движения секций, управления кон­сольной частью перекрытия секций (прижатие к кровле или выдвижение).

Основными параметрами механизированной крепи, опреде­ляющими условия ее применения и взаимодействия с кровлей, являются: удельное сопротивление крепи, коэффициенты — гид­равлической раздвижности гидростойки, начального распора, затяжки кровли. Коэффициент затяжки характеризует отно­шение площадей поверхности перекрытий секций и поддержи­ваемой кровли.

Техническая характеристика современных механизирован­ных крепей приведена в табл. 1.4.

Отличительная особенность крепей М137А и М138А — осна­щенность их комплектами устройств автоматизации управления, которые обеспечивают автоматическую индивидуальную и групповую передвижку секций крепи с заданным отставанием передвигаемых секций от комбайна, как с пульта управления установленного на штреке, так и оператором в очистном за­бое, а также гарантированный начальный распор секций.

Крепь поддерживающе-оградительного типа Ml30 в отли­чие от других агрегатирована по перекрытиям. Перекрытия всех секций, установленных в забое, имеют шпунтовые связи и гидродомкраты передвижки, расположенные под перекрытия­ми. Гидростойки секций имеют снизу индивидуальные опорные плиты.

Секции агрегатированной крепи КГУ-Д, предназначенной для работы на крутонаклонных и крутых пластах, последова­тельно соединены двумя гидравлическими штангами по основаниям, а домкратами передвижки — с базовыми балками групп секций (по восемь секций в группе).

По расположению вдоль очистного забоя секции крепи могут иметь линейную, шахмат­ную и пилообразную схемы расположения.

Линейная схема получила наибольшее расположение и при­меняется в очистных комбайновых комплексах. Шахматное рас­положение секций применяется обычно в очистных струговых комплексах (комплектные крепи). Недостаток шахматной схе­мы— стесненный проход для рабочих между гидростойками секций. Пилообразную схему применяют во фронтальных агре­гатах при групповом перемещении секций.

При линейном расположении секций агрегатированных кре­пей секции в исходном положении могут быть отодвинуты от конвейера на ход домкрата передвижки (заряженная схема), или могут быть передвинуты вплотную к ставу конвейера, ког­да домкраты передвижки сложены («незаряженная схема»).

Расположение по «заряженной схеме» позволяет передви­гать секции непосредственно вслед за комбайном или за его пе­редним исполнительным органом. Преимущества такой схе­мы— возможность применения конвейера с фронтальным или волнообразным способом передвижки и наличие свободной до­роги для прохода людей между конвейером и передней стой­кой (стойками) секций крепи. Недостатки — увеличенные на длину хода домкрата передвижки ширина бесстоечного призабойного пространства и длина консольной части перекрытия секции.

Расположение секций по «незаряженной схеме» уменьшает ширину бесстоечного призабойного пространства и консольной части перекрытия, но при такой схеме секции могут передви­гаться только после передвижки става конвейера. При волно­образном способе передвижки конвейера передвижка секций может отставать на 11—15 м от комбайна, что предопределяет значительную площадь незакрепленной кровли.

Применяются следующие способы управления секциями крепи:

ручной дистанционный из-под соседней секции (одно- и двусторонний); ручной дистанционный с центрального пуль­та, вынесенного на штрек;

групповой автоматический; дистан­ционно-автоматический с центрального пульта, вынесенного на штрек (крепи М137А и М138А).

Наиболее распространено ручное дистанционное управление из-под соседней секции. В крепях на тонких пластах такая си­стема управления выполняется двусторонней.

При линейной схеме расположения секций и последователь­ной их передвижке скорость крепления очистного забоя (м²/мин)

, (1.9)

где T_C — время перемещения одной секции крепи (включая вре­мя снятия распора перед передвижкой и распора секции после ее передвижки), с;

l_с — шаг установки секций по длине очист­ного забоя, м; S_у — величина перемещения секции на забой, м;

60/ T_C — число передвинутых секций за 1 мин.

Скорость образования обнаженной поверхности кровли при работе очистной машины (м²/мин)

v_обн = B_Зv_п . (1.10)

где B_З — ширина захвата исполнительного органа комбайна, м; v_п — скорость подачи комбайна, м/мин.

Скорость крепления v_кр должна соответствовать скорости обнажения кровли v_o6н. Поскольку S_y = B₃, то, приравняв выра­жения (1.9) и (1.10), получим

. (1.11)

Из (1.11) следует, что требуемая скорость крепления очистно­го забоя может быть достигнута при сокращении затрат вре­мени на перемещение секции крепи T_C и при увеличении шага установки секций l_с.

Скорость крепления очистного забоя при фронтальной групповой схеме передвижки секций

, (1.12)

где N_c.гp — число секций в группе.

Гидропривод механизированных крепей является объемным и включает в себя насос постоянной подачи и систему силовых гидроцилиндров, число которых может превышать в комплекте крепи очистного забоя 3000 шт.

Гидростойки, гидродомкраты, гидропатроны и другие гид­роцилиндры питаются рабочей жидкостью от одной или двух дистанционно управляемых насосных станций СНУ5, СНУ9 или СНТ32.

Для систем гидропривода механизированных крепей и гид­ромуфт в качестве рабочей жидкости применяют водомасляные эмульсии, приготовляемые на базе змульсолов типов «ФМИ-РЖ» и «Витал».

Гидрожидкость «ФМИ-РЖ» представляет собой смесь ми­нерального масла, эмульгаторов, ингибиторов коррозии и адсорбционно-активных веществ и применяется в виде 3%-й вод­ной жидкости. Эмульсия на основе ингибитора коррозии «Ви­тал» используется в виде 2%-го водного раствора.

Повышение условий безопасного труда рабочих при работе современных механизированных крепей обеспечивается: высо­кими значениями коэффициента затяжки кровли; применением в крепях гидростоек двойной гидравлической раздвижности, практически полностью исключающих при нормальной работе крепей посадку секций «нажестко»; повышением начального распора секций до 64—80% от их рабочего сопротивления за счет применения новой насосной станции СНТ32 и перемещения секций в процессе работы на забой с активным подпором кровли.

Шаг установки секций этих крепей составляет 1,5 м (равен длине рештака става забойного конвейера), а ход гидродом­кратов передвижки секций крепи — 0,63 и 0,8 м.