17. Крепь очистных забоев, ее классификация..

Крепление очистного забоя – процесс установки поддерживающих кровлю (и почву) специальных конструкций, обеспечивающих условия для безопасного труда людей и эффективной эксплуатации горного оборудования.

Крепь очистных выработок— это искусственное сооружение, возводимое для предотвращения обрушения пород кровли, сохранения необходимой площади поперечного сечения призабойного пространства и управления горным давлением.

Крепь должна удовлетворять следующим требованиям:

• она должна быть прочной и устойчивой;

• обладать податливостью;

• иметь минимальный вес;

• обеспечивать механизацию установки и передвижки;

• иметь необходимую площадь призабойного пространства для пропуска достаточного количества воздуха;

• не мешать выполнению других производственных процессов;

• должна быть недорогой, надежной и долговечной.

Прочность крепи— способность ее сопротивляться горному давлению, не разрушаясь и не получая остаточных деформаций.

Рабочее сопротивление— сопротивление нагрузке, являющейся безопасной в отношении деформации крепи, составляет до 70 % разрушающей нагрузки.

Устойчивость крепи— способность ее сохранять первоначальное положение под влиянием горного давления.

Жесткость крепи— способность ее сопротивляться образованию деформаций. Различают жесткие и податливые крепи. Под действием горного давления жесткая крепь испытывает упругие деформации. В отличие от нее податливая крепь под действием нагрузки способна изменять свои линейные размеры по высоте, не меняя несущей способности. Это изменение размеров крепи заложено в ее конструкцию.

Податливая крепьв очистном забое обусловливает равномерное распределение нагрузки, снижает напряженность в нижних слоях непосредственной кровли, легко освобождается из-под давления.

Все известные виды крепей очистных выработок могут быть разделены на три класса: индивидуальные, комплектные и передвижные.

Подиндивидуальной крепьюпонимают крепь очистных выработок, состоящую из отдельных, не связанных между собой конструктивно элементов, устанавливаемых вручную вслед за подвиганием забоя. Индивидуальная крепь подразделяется на призабойную и специальную (посадочную).Призабойная крепьустанавливается вслед за подвиганием забоя и служит для поддерживания непосредственной кровли в рабочем пространстве очистной выработки, примыкающем к забою. Это пространство называется призабойным.

Специальная или посадочная крепьустанавливается на границе с погашаемым выработанным пространством и выполняет роль режущей опоры при управлении кровлей полным обрушением.

Комплектные крепи— это передвижные крепи, отдельные комплекты которых не связаны между собой по длине лавы. Эти крепи не получили распространения.

В настоящее время широко применяются передвижные крепи, в которых процесс установки и перемещения происходит непрерывно. К ним относятся гидрофицированные крепи механизированных комплексов, щитовые перекрытия различных конструкций и другие виды крепей.

Призабойная крепь

Призабойная крепь представляет собой, как правило, раму, состоящую из верхняка и подбиваемых под него стоек (рис. 5.8). Ее основное назначение — обеспечение безопасных условий работы в очистном забое. Она должна противостоять горному давлению, не допускать вывалов отдельных кусков породы, не вдавливаться в почву, обеспечивать необходимое свободное пространство для работающих людей и размещения оборудования. Она должна быть простой, легко устанавливаться и извлекаться.

В качестве верхняков используют распилы длиной до 2—3 м. Металлические стойки трения состоят из выдвижной части, корпуса и замкового устройства. Выдвижная часть удерживается в рабочем положении за счет сил трения, возникающих в замковом устройстве. Гидравлические стойки изготавливают с внутренним и внешним питанием.

Стойка с внутренним питанием является полностью автономным механизмом, включающим насос с механизмом привода, силовой цилиндр, резервуар для рабочей жидкости, предохранительный и разгрузочный клапаны. В стойках с внешним питанием подача рабочей жидкости под давлением осуществляется от вынесенной насосной станции с резервуаром для рабочей жидкости. Такая стойка состоит из цилиндра, впускного, предохранительного и разгрузочного клапанов. Присоединение гидростоек к напорной гидромагистрали осуществляется с помощью специального легкосъемного устройства — пистолета с запорным краном. В качестве рабочей жидкости в гидравлических стойках могут применяться минеральное масло и водомасляная эмульсия.

Рис. 5.8. Призабойная крепь: 1 — стойки; 2 — верхняки

Посадочная крепь

Посадочная крепь, выполняющая функцию режущей опоры при управлении кровлей полным обрушением, может быть деревянной и металлической. Деревянная посадочная крепь имеет ограниченное распространение, например при немеханизированной выемке.

Деревянная посадочная крепь может быть в виде органного ряда. Органная крепь представляет собой стойки, установленные всплошную в одну линию вдоль очистного забоя. Она может быть одно- и многорядной. Органная и другие деревянные крепи могут применяться в отдельных случаях как специальная крепь вспомогательного назначения.

Рис. 5.9. Посадочная стойка ОКУМ

Металлические посадочные стойки ОКУМ (рис. 5.9) состоят из станины 1, основного винта 2, настроечного винта 3, насадки 4 и замкового устройства с колодкой 5 и горизонтальным клином 6.

Посадочные стойки ОКУМ устанавливают на линии обрушения кровли. Расстояние между ними составляет 1,5—2,0 м. В отдельных случаях при большом горном давлении их устанавливают в два ряда в шахматном порядке.

Механизированные крепи

Механизированной называется крепь очистных комплексов и агрегатов, которые передвигаются с помощью домкратов вслед за подвиганием забоя. Она состоит из отдельных секций, каждая из которых имеет основание, гидравлические стойки, верхняк и гидравлический домкрат для передвижения секций. Механизированная крепь ограждает призабойное пространство, механизирует процесс крепления и управления кровлей. Секции механизированной крепи устанавливаются в забое по всей длине лавы.

По характеру взаимодействия с боковыми породами механизированные крепи подразделяются на крепи оградительного, поддерживающего, оградительно-поддерживающего и поддержи-вающе-оградительного типов.

Крепи оградительного типасодержат только оградительные элементы, препятствующие проникновению обрушенных пород в призабойное пространство. В современных типах механизированных комплексов распространения не получили.

Крепи поддерживающего типа(рис. 5.10, а) имеют верхняк, поддерживающий кровлю на всей ширине призабойного пространства, применяются на пластах тонких и частично средней мощности. Оградительные элементы либо отсутствуют, либо выполняют вспомогательную роль, предотвращая проникновение обрушенных пород кровли в рабочее пространство лавы.

Рис. 5.10. Схемы механизированных крепей поддерживающего (а), оградительно-поддерживающего (б) и поддерживающе-оградительного (в) типов

Оградительно-поддерживающая крепь(рис. 5.10, б) имеет серповидное ограждение, поддерживающее обрушенные породы кровли и предотвращающее их проникновение в рабочее пространство лавы, а также козырек, поддерживающий кровлю непосредственно у забоя.

Крепи поддерживающе-оградительного типа(рис. 5.10, в) имеют поддерживающие и оградительные элементы, активно воспринимающие нагрузку со стороны поддерживаемых пород кровли.

Секции механизированных крепей могут быть одно- и многостоечные. Крепи оградительно-поддерживающего типа одностоечные. Одностоечные секции менее устойчивы. Многостоечные секции применяют в крепях поддержи вающего и поддерживающе-оградительного типов.

У большинства механизированных крепей гидродомкрат передвижения секций расположен внизу, этим же домкратом осуществляется передвижка конвейера. Секции механизированной крепи в забое могут перемещаться последовательно вслед за выемкой угля (основная схема) или через одну (сначала четная, затем нечетная) в различных вари антах. Механизированные крепи для пологих и наклонных пластов могут применяться для выемки как по простиранию, так и по падению (восстанию) пластов с углами падения до 10—12°.

Механизированные крепи позволяют осуществить комплексную механизацию, а в перспективе и комплексную автоматизацию работ в очистном забое. Они должны обеспечивать:

• приспосабливаемость к изменяющейся мощности и гипсометрии пласта, соответствие шага передвижки ширине захвата выемочной машины;

• наличие свободного пространства для прохода людей и вентиляции;

• нормальное состояние кровли в забое;

• удобство транспортных, монтажных и демонтажных работ;

• направленность передвижения секций и боковую устойчивость их при работе и передвижке, скорость крепления вдоль лавы не менее максимальной величины рабочей скорости комбайна;

• управляемость в плоскости пласта;

• возможность замены секций в лаве;

• свободный доступ к отдельным узлам для их осмотра и текущего ремонта.