Очистные комплексы и агрегаты

Очистные комплексы и агрегаты

Основные понятия и классификация

Очистным механизированным комплексом называют группу взаимоувязанных машин, предназначенных для выемки, погрузки, транспорта полезного ископаемого в пределах очистного забоя, а также крепления и управления кровлей. Комплекс состоит из выемочной машины (комбайн, струговая установка), механизированной крепи и вспомогательного оборудования. Предполагается технологическая и конструктивная связь оборудования, т.е. взаимосвязь в определённой последовательности выполнения операций и в конструктивном взаимодействии машин друг с другом (комбайн перемещается по ставу конвейера, конвейер по принципу передвижения к забою конструктивно увязан с крепью). Как правило, роль базовой конструкции в комплексе, определяющей направление и интервалы движения всех машин, выполняет став конвейера. Механизированная крепь принимает на себя до 90÷95% металлоёмкости конструкции и, примерно, в той же пропорции измеряется её стоимость и трудоёмкость технического обслуживания. Чем длиннее лава, тем больше доля участия механизиро- ванной крепи в этом балансе распределения.

Выемочные агрегаты представляют собой группу взаимоувязанных машин аналогичного назначения, но обеспечивающих поточную выемку угля при дистанционном и автоматическом управлении всем оборудованием.

Разнообразие условий эксплуатации машин диктует различие кон- структивных решений очистных комплексов и агрегатов. Для лучшего усвоения материала введём классификацию комплексов.

По типу конструкций механизированных крепей и условиям их вза- имодействия с боковыми породами различают комплексы с крепями под- держивающего; оградительно-поддерживающего; поддерживающе- оградительного и оградительного типов.

По принципу взаимосвязи между составляющими элементами и схе- ме передвижения – комплексы комплектной и агрегатной конструкции.

Комплексы могут работать с механизированной и индивидуальной металлической крепью. Индивидуальная крепь предполагает раздельное конструктивное выполнение призабойной, посадочных крепей и консоль- ных верхняков, которые вручную переносятся и устанавливаются вслед за подвиганием забоя.

Типы конструкций механизированных крепей:

Комплексы с крепями поддерживающего типа являются одной из наиболее представительных групп конструкций (КМ87, КМ87ДН, КМ88, КМК97, 1КМТ, 1 КМ103, КД80, «Спутник» и др.). Они широко применя- ются на тонких пластах пологого и наклонного падения.

Комплексы с крепями оградительно-поддерживающего типа предназначены для работы на пластах средней мощности и мощных.

Комплексы с крепями оградительно-поддерживающего типа получи- ли большое распространение на пластах средней мощности и мощных (ти- па ОКП, ОКП70, КМП, УКП5 и др.).

Комплексы с крепями оградительного типа по размеру меньше, чем мощность отрабатываемого пласта, не имеют контакта с кровлей и выполнены жёсткими – без элементов податливости (лишены гидростоек). В их функции входит лишь ограждение призабойного про- странства от обрушенных пород.

Ответы на вопросы

1. Каковы отличительные признаки механизированной крепи (см. п. 4)?

Механизированная крепь не имеет чёткого разделения на призабойную и посадочную крепь, выполнена как единая конструкция, имеющая возможность перемещения вслед за подвиганием забоя механи- ческим способом без потери кинематической связи между составляющими элементами.

2. Назовите отличительные признаки агрегата(см. п. 4.8).

Выемочные агрегаты отличаются от комплексов возможностью по- точной (непрерывной) выемки угля при автоматическом и дистанционном управлении всеми механизмами. Агрегат состоит из механизированной крепи поддерживающе- оградительного типа и конвейероструга.

3. В каких условиях возможно применение крепей оградительного типа (см. п. 4.6)?

Комплексы с крепями оградительного типа применяются в условиях выемки мощных пластов. При своей работе они обеспечивают лишь под- держание безопасного призабойного пространства ограниченных размеров для размещения выемочно-доставочных механизмов и передвижения об- служивающего персонала.

4. Что является базой (связующим элементом) механизированной крепи (см. п. 4)?

Агрегатная (рис. 4.2, б) предполагает связь каждой секции 1 механи- зированной крепи с конвейером 4 гидродомкратом 2, при этом конвейер выполняет роль базовой балки, связывающей все элементы конструкции в единую.

Передвижение каждой секции производится с опорой на конвейер, в свою очередь конвейер передвигается к забою усилием тех же домкратов, которые опираются на неподвижные секции. При такой связи между эле- ментами возможна автоматизация работы комплекса с управлением дви- жением секциями с пульта, вынесенного за пределы очистного простран- ства. С другой стороны агрегатная связь исключает возможность работы конструкции в условиях местных нарушений почвы и кровли пласта.

Принцип работы механизированной крепи

Крепление очистного пространства один из наиболее трудоемких и ответственных технологических процессов горного производства. Крепление забоя частично восстанавливает равновесие в сдвижении массива горных пород, нарушаемое ведением горных работ. Установка крепи сглаживает процесс сдвижения горных пород и создает условие для безопасного ведения очистных работ при работе крепи в режиме податливости и постоянном продвижении фронта горных работ. Крепление забоя сочетается с рациональным способом управления кровлей, как правило, планомерным обрушением непосредственной кровли. Применительно к конкретным условиям работ используются различные типы металлокрепей, при этом преимущественное распространение имеют механизированные крепи повышенной несущей способности.

Крепь в забое играет роль опоры, возводимой взамен добытого полезного ископаемого. . Крепь испытывает нагрузку вдоль своей оси со стороны почвы и кровли пласта. В силу изменяющейся глубины разработки и различной механической характеристики вмещающих пород крепь может испытывать просадку, работать в режиме податливости.

Отношение приращения реакции к приращению ее просадки называют жесткостью крепи.

Обратное отношение: приращение просадки крепи к приращению ее реакции называют податливостью крепи. В зависимости от величины податливости различают крепи нарастающего сопротивления, постоянного сопротивления и жесткие.

Распор крепи – нагрузка со стороны боковых пород при контакте с кровлей и почвой пласта.

Рабочая нагрузка крепи – предельная нагрузка на конструкцию при ее работе в режиме податливости.

Податливость крепи – способность конструкции длительно поддерживать заданную нагрузку путем регулируемого сброса ее предельных значений (давления).

Раздвижность крепи – предельные значения ее конструктивных размеров, в условиях контакта с боковыми породами, обеспечивающих возможность ее работы в режиме податливости.

Стоечная крепь испытывает напряжения сжатия, анкерная воспри- нимает усилия растяжения. На неё не оказывает воздействие давление со стороны массива пород.

Основные типы крепей: деревянная крепь забивается с начальным распором между почвой и кровлей пласта; органная крепь обеспечивает обрушение кровли с заданным шагом, при этом крепь выполняет роль обрезного ряда; костровая крепь; стойки трения.

Ответы на вопросы

1. Что понимается под режимом податливости крепи (см. п. 4.1)?

При работе в режиме податливости в условиях достижения предель- ного давления крепь снижает нагрузку, теряя свои первоначальные разме- ры, и вновь набирает её по мере сдвижения боковых пород в пределах за- данной несущей способности.

2. Чем может быть обеспечена податливость крепи (см. п. 4.1)?

Податливость в зависимости от типа крепи может обеспечиваться: специальными замковыми соединениями, работающими на принципе тре- ния; гидравлическими клапанами предельного давления; специальными прокладкам; заточкой стоек крепи на конус и т.п.

3. Назначение органной и костровой крепи (см. п. 4.1)?

Установка стоек без поперечных прокладок вплотную друг к другу в 2-3 ряда создаёт жёсткую органную крепь (рис. 4.4, б), назначение которой обеспечивать обрушение кровли с заданным шагом, при этом крепь вы- полняет роль обрезного ряда.

Костровая крепь (рис. 4.4, в), собранная из деревянных стоек, испы- тывающих деформацию поперёк волокон, обладает повышенной податли- востью и применяется при управлении кровлей плавным прогибом, как правило на пластах крутого падения.

4. Чем обеспечивается податливость крепи в стойках трения (см. п. 4.1, 4.2)?

Стойки трения (рис. 4.4, е) работают в режиме податливости за счёт трения в специальном замковом соединении; гидравлические стойки (рис. 4.4, ж) обеспечивают податливость за счёт клапана предельного давления, включённого в систему.

Схема работы стойки трения представлена на Стойка имеет

основание 3 и выдвижную часть 1, соединение замковым соединением 2. Замковое соединение за счёт клиновых устройств обеспечивает условную конусность выдвижной части в ин- тервалах 1:200; 1:700. В первом случае крепь имеет крутонарастающую харак- теристику, во втором – пологонарастающую. Стойка распирается между почвой и кровлей пласта, воспринимая нагрузку Р. Клиновое со- единение расклинивается усилиями N. При этом в выдвижной части стойки возникают си- лы трения F, противодействующие давлению Р со стороны толщи массива.

Переход из состояния покоя (предельная нагрузка) в состояние дви- жения происходит в кратковременный промежуток времени, определяе- мый величиной движения штуцера (2-3 мм), встроенного в замковый ме- ханизм стойки трения. В эти интервалы и обеспечивается податливость стойки с последующим набором ей заданной, предельной несущей способ- ности. Податливость обеспечивается переходом от трения покоя к трению движения.