Глава 22

НАЗНАЧЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ТИПЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ

§ 1. Назначение и элементы механизированных крепей

Создание и широкое применение очистных комплексов с приме­нением механизированных гидрофицированных крепей позволило существенно повысить технико-экономическую эффективнотсь ра­боты очистных забоев и решить важную социальную проблему по повышению безопасности работы шахтеров и освобождению их от тяжелого физического труда.

Механизированная гидрофицированная передвижная крепь в процессе взаимодействия с боковыми породами выполняет три основные функции: управление горным давлением (способом обрушения или другим^способом), активное поддержание кровли в рабочем призабойном пространстве очистного забоя и защиту его (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.

Для приведения в действие механизированной крепи исполь­зуется гидропривод, основными исполнительными органами ко­торого являются силовые гидроцилиндры: гидростойки, гидро­домкраты для передвижения крепи и конвейера, вспомогатель­ные гидроцилиндры для выдвижения и прижатия консольных верхняков и других целей. Гидростойки и гидроцилиндры смон­тированы в секциях крепи.

Секция механизированной крепи (см. рис. 21.1, а) —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 простра-ство от проникновения в него обрушенной породы кровли.

Различают линейные секции, расположенные по длине забоя, и концевые, имеющие специфическую конструкцию.

221

Операции, выполняемые линейными секциями, одинаковы почта для всех механизированных крепей. Это — разгрузка (снятие распора) гидростоек, передвижение секции, распор ги­дростоек, передвижение забойного конвейера и поддержание пород кровли. В некоторых крепях предусматривается также вы­полнение вспомогательных операций: отодвигание конвейера от забоя, выравнивание положения секций (при монтажных рабо­тах и в аварийных ситуациях), поддержание щитами груди забоя в условиях мощных пластов и пр. Для этой цели используются вспомогательные гидродомкраты.

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

Рабочая характеристика гидростойки (ряс. 22.1) показывает характер изменения ее сопротивления опус­канию породы кровли в зависимости от ее податливости.

Начальное сопротивление F_H — сопротивление стойки опусканию пород кровли в момент начала проседания выд­вижной части относительно корпуса стойки.

Номинальное рабочее сопротивление F_p— среднее значение максимально допустимого сопротивления стойки опусканию пород кровли.

Упругая податливость Д/_у — уменьшение длины гидравлической стойки за счет упругого сжатия жидкости и де­формации стенок цилиндра и выдвижной части.

Начальный распор — сопротивление стойки в мо­мент ее установки в рабочее положение.

Принцип работы гидростоек одинаков почти для всех гидро-фицированных крепей и заключается в следующем. В поршневую полость стойки под давлением подается рабочая жидкость. При этом выдвижная часть стойки, перемещаясь вверх, упирается в кровлю через верхнее перекрытие. Давление жидкости в порш­невой полости возрастает до величины, равной рабочему давлению

ала

насосной станции После этого подача жилкости в поршневую полость стойки прекращается Давление здесь достигает давле­ния начального или предварительного распора, которое обычно не превышает 20 МПа и примерно равно половине величины, при которой срабатывает предохранительный клапан стойки (обычно 30—50 МПа). Дальнейшее возрастание давления в стойке в ре­зультате опускания пород кровли происходит до величины, на которую настроен предохранительный клапан стойки.

В этот период гидростойка работает в режиме нарастающего сопротивления. Когда давление в поршневой полости достигает предельной величины, стойка переходит в заданный режим по­стоянного сопротивления, т. е. рабочий режим, отклонения от которого могут быть вызваны лишь кратковременным повышением скорости опускания пород кровли, а также перепадами давлений открытия и закрытия предохранительного клапана. При срабаты­вании предохранительного клапана рабочая жидкость из замкну­той гидросистемы стойки вытесняется в сливную магистраль крепи.

Для передвижки секции производят разгрузку ее стоек соеди­нением поршневых полостей стоек со сливной магистралью череэ управляемый обратно-разгрузочный клапан. Одновременно произ­водится подача рабочей жидкости в штоковую полость.

По конструктивному выполнению секции крепи различают! одностоечные (например, ОКП), двухстоечные — рамные (см. рис. 21.1) и кустовые («Донбасс»).

Ведутся работы по созданию гидрооборудования для очистных комплексов на рабочее давление до 32 МПа, что позволит увели­чить несущую способность крепи, а также скорость и усилия пере­движки секций и забойного конвейера (комплексы КМ130, УКП и др.).