IV.2. Индивидуальные призабойные крепи

Индивидуальная крепь состоит из стоек и верхняков. Стойка является основным опорным элементом крепи, оказывающим сопро­тивление опусканию пород кровли в закрепленной выработке. В е р х-н яд, располагаемый у кровли и представляющий собой .жесткую или упругую балку, поддерживает породы кровли выработки от обрушения и передает усилие от стойки к породам кровли.

Индивидуальные крепи мо'гут иметь разные конструкции и зави­симости между реакцией R и просадками ДА, т. е. перемещением опоры в направлении действия силы. Эта зависимость характери­зуется одним из углов наклона характеристики крепи — к оси деформации р или к оси реакции со (рис. 1УЛ). При прямолинейных характеристиках крепи отношение jR/A/i = tg$ отражает жесткость крепи. Обратное отношение &.hlR называется податливостью крепи и характеризует уменьшение длины стойки под нагрузкой. По А. А. Борисову, все крепи разделяются на три типа: I тип — О <; tg P < °о. Такие крепи называются крепями на­растающего сопротивления, у них R = / (tg P).

II тип — tg p f=s О. Такие крепи называются крепями посто­янного сопротивления, у них R = const.

III тип — tg P —>- оо. Такие крепи называются жесткими. Крепи I типа обычно делят на крепи крутонарастающего и поло-

гонарастающего сопротивления.

Основными технологическими параметрами крепи являются: начальный распор, начальное сопротивление, раздвижность, номи­нальное рабочее сопротивление стойки, максимальная расчетная просадка и несущая способность.

Под начальным ра­спором понимают начальное усилие, создаваемое в стойке при ее установке в рабочее положе­ние. После установки она на­чинает . сопротивляться опуска­нию пород кровли и начинает проседать только после преодоле­ния ее начального сопро­тивления RH.

Среднее значение максимально допустимого сопротивления стой­ки опусканию кровли называют номинальным рабо­чим сопротивлением стойки Rp. Изменение же сопро­тивления стойки опусканию пород кровли при ее податливости на­зывают рабочей характеристикой стойки (рис. IV. 2).

Под действием давления пород кровли длина стойки уменьшает­ся на величину просадки стойки. После максимальной просадки несущая спо­собность крепи оказывается исчерпанной и происходит ее раз­рушение.

Важной характеристикой крепи является ее раздвиж­ное т ь, под которой понимают предельно допустимое увеличение длины стойки за счет выдвижной части.

Призабойные и посадочные стойки могут быть стойками трения и гидравлическими.

Стойки трения подразделяются на стойки трения нара­стающего сопротивления и постоянного сопротивления. У первых податливость ограничивается пределом упругой деформации деталей клиновых замков, а рабочая характеристика зависит от конструктив­ных особенностей замка стойки и выдвижной части. Стойки трения постоянного сопротивления имеют незначительную величину

Рис. IV.1. Рабочие характеристики стоек:

1 — крутонарастающего сопротивления;

2 — пологонарастающего сопротивления;

3 — постоянного сопротивления; Лт — ход самозатяжки в стойках трения, упругая податливость — в гидравлических стой­ках

Рис. IV.2. Характеристики крепи постоянного сопротивления

податливости (10—15 мм) до установления полного рабочего сопротив­ления; в последующем происходит относительно незначительное изменение рабочего сопротивления вследствие нестабильности ко­эффициента трения между выдвижной частью и замком.

Стойки трения постоянного сопротивления по ороей характе­ристике в большей степени, чем стойки нарастающего сопротивле­ния, соответствуют характеру сдвижений кровли в очистных забоях. Рабочее сопротивление этих стоек достигается быстрее и препят­ствует расслоению кровли.

В настоящее время отечественной промышленностью выпус­каются серийно стойки трения различных типов и типоразмеров с раздвижяостью от 200 до 880 мм и рабочим сопротивлением от 10 до 35 тс.

В гидравлической стойке для создания рабочего сопротивления опусканию пород кровли использовано сопротивле­ние жидкости, вытесняемой из замкнутой рабочей полости гидро­цилиндра через предохранительный клапан. Основные преимуще­ства гидравлических стоек по сравнению со стойками трения:

стабильная характеристика постоянного сопротивления, не за­висящая от внешних условий. Разброс рабочей характеристики стоек трения в шахтных условиях составляет (±20)—(±45%), гидравличе­ских стоек — не выше ±10%. В связи с этим фактическое рабочее сопротивление у гидравлических стоек на 20—31% выше, чем у стоек трения;

относительно большая величина усилия начального распора, равная 8—10 тс против 2—4 тс у стоек трения. Благодаря этому гидравлическая стойка в 2—5 раз быстрее достигает рабочего сопро­тивления и сокращается время работы стойки в режиме нараста­ющего сопротивления, что улучшает состояние пород кровли. Замена стоек трения гидравлическими уменьшает сдвижения кровли в очи­стном забое на 15—25%;

меньшая трудоемкость работ по креплению и извлечению стоек, увеличение темпов работ по креплению (на установку гидравличе­ских стоек затрачивается на 20—40% меньше времени, чем на уста­новку стоек трения);

возможность дистанционной разгрузки и повышение безопасности работ;

меньшие потери стоек, что обусловлено дистанционной разгруз­кой. Норматив потерь для гидравлических стоек равен 1 %, для стоек трения — 4%.

К недостаткам гидравлических стоек относятся:

большая начальная их стоимость, которая в 4—7 раз превышает стоимость стоек трения. С учетом же потерь стоек более экономич­ными являются гидравлические стойки;

повышенные требования к эксплуатации стоек, профилактиче­ским осмотрам, текущему и капитальному ремонту.

По системе питания рабочей жидкостью гидравлические стойки разделяют на стойки свнутренним и внешним пита­нием. В первом случае насос встроен внутрь каждой гидравличе-

ской стойки и рабочая жидкость, залитая в стойки перед вводом в работу, находится в них постоянно в течение всего периода эксплу­атации. В стойках с внешним питанием насос находится вне стойки и требуется подвод жидкости под давлением от насоса по напорной магистрали при каждой установке гидростойки.

Преимущества гидравлических стоек с внешним питанием по сравнению со стойками с внутренней гидравликой:

более простая конструкция, повышенная надежность и меньшая стоимость;

более высокая степень механизации крепления;

одинаковый начальный распор всех стоек, так как они питаются от одной насосной станции;

возможность использования в качестве рабочей жидкости деше­вой водомасляной эмульсии.

Недостатками гидравлических стоек с внешним питанием яв­ляются отсутствие автономности и более длительное время их

Таблица IV. 1

Тип стойки	Типоразмер	Высота стойки с минималь­ной насад­кой, мм	Масса стойки с минимальной насадкой, кг		Начальный распор, тс	Рабочее сопротивле­ние, TC
Стойки с внутренним питанием
ГСУ	И	480	19,5
	Г2	560	21,5 ~
	ГЗ Г4	670 800	25,1 28,4		15	20
	Г5	950	32,0
	Г6	1120	36,3			»
ГСК	Г5	980	44,7
	Г6	1150	49,8
	Г7	1350	53,8		10—25	25
	Г8	1630	61,5
	Г9	1900	68,2
	ПО	2640	74,2
Стойки с внешним питанием
ГВТ	ГВ1	480	22
	ГВ2	560	24
	ГВЗ	670	28		10	20
	ГВ4	800	33
	ГВ5	950	38
	ГВ6	1120	44
Г BC	ГВ7	1350	42
	ГВ8 ГВ9	1630 1900	48 54		10	25
	ГВ10	2240	60

установки по сравнению со стойками с внутренним питанием, а также необходимость прокладывания гибкого рукава по очистному забою для подвода к гидростойкам рабочей жидкости.

Рабочее сопротивление гидравлических стоек, выпускаемых оте­чественными заводами, составляет 15—25 тс, раздвижность от 170 до 800 мм. Техническая характеристика гидравлических стоек приведена в табл. IV. 1.