книги из ГПНТБ / Гидрофицированная крепь очистных выработок

раться из расчета получения максимальной прочности и жесткости материала при осевом сжатии трубы (предел прочности о d и модуль упругости Ег).

Экспериментальными исследованиями определена зависимость модуля Е2 от анизотропии для труб, изготовленных из стеклошпона с различным соотношением продольных и поперечных волокон (рис. 48). Максимальное значение модуль имеет при расположении волокон в продольном направлении (Ег ^ 4• ІО5 кгс/см2). Однако изготовление такого штока связано с известными технологическими трудностями, поэтому шток делается из стеклошпона с соотношением волокон 5 :1 .

В табл. 22 приведены результаты испытаний на сжатие трубчатых стеклопластиковых образцов сечением 86 X 10, изготовленных мето­ дом намотки с применением различных связующих.

Как видно из табл. 22, наиболее высокая прочность штока дости­ гается при стеклошпоне 5 : 1 на связующем ЭТ-1 (ad = 4255 кгс/см2

Изложенное позволяет считать, что дальнейшее совершенствова­ ние гидравлических стоек связано с максимальным использованием в конструкциях крепи полимерных материалов.

§ 3. СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫЕ ВЕРХНЯКИ

Большие возможности с точки зрения снижения веса открывает применение стеклопластиков в конструкциях верхняков, разраба­ тываемых:

на принципах рессорной конструкции для тонких пластов мощ­ ностью менее 1 м [251;

на принципах жесткой конструкции шарнирного верхняка для пластов мощностью свыше 2 м.

Применение рессорных верхняков в условиях тонкого пласта взамен повсеместно применяемых распилов и обаполов из дерева устраняет ежецикличную доставку лесоматериалов в лаву. Рессор­ ные верхняки из стеклопластиков в 5—6 раз прочнее распилов при равном с ним весе. Они хорошо приспосабливаются к неровностям кровли и надежно поддерживают породу в промежутках между стойками.

Рессорный верхняк РВС-8 представляет собой две пластины стек­ лопластика 1 и 2, скрепленные между собой двумя металлическими опорами 3 (рис. 49). Концевые металлические опоры служат для

Рис. 49. Рессорный верхняк РВС-8 из стеклопластика

предохранения поверхности пластин стеклопластика от многократ­ ного местного вдавливания в них твердых частиц породы кровли и повреждения в местах установки стоек под верхняк, головки кото­ рых прижимают верхняк к кровле с усилием, равным грузоподъем­ ности стойки.

Благодаря высокой гибкости пластин верхняк без остаточных деформаций легко приспосабливается к неровностям кровли до 200 мм. Малая высота профиля (28 мм) и в 2,5 раза меньший вес, чем у подобных металлических верхняков типа КЛГД, предопре­ деляют эффективность применения верхняков РВС-8.

В штампованной корытообразной опоре 3, изготовляемой из ли­ стовой стали ЗОХГСА толщиной 8 мм, приварена ручка 4, которая служит для удобства установки и извлечения верхняков, а также для подвески кабеля и шланга орошения вдоль лавы.

Для предохранения верхняков от поломки в месте соединения пластин стеклопластика с опорами при работе в условиях нарушен­ ной кровли, пластины по концам имеют вогнутость на глубину 40 мм. Это обеспечивает безаварийную работу верхняков при резком пере­ паде неровностей кровли. В случаях, когда высота ступенек неров­

Стеклопластиковые пластины для верхняков РВС-8 получаются методом прямого горячего прессования на специально созданной установке ЭМ-96.

Рис. 50. Технологическая схема получения пластин стеклопластика методом прессования

Принципиальная схема получения пластин для верхняков на установке ЭМ-96 приведена на рис. 50.

Установка состоит из следующих основных узлов: стеллажа для установки бобин стеклоленты 7; прессформы для формирования пла­ стин 2; технологического пресса 3; протяжного устройства 4\ отрез­ ного устройства 5.

Прессформа имеет четыре ручья, что дает возможность одновре­ менно прессовать четыре пластины.

В качестве исходного прессматериала для рессорных верхня­ ков принята стеклолента типа АГ-4НС, предварительно пропитан­ ная связующим Р2М (фенолформальдегидная смола, модифициро­ ванная бутваром).

К исходному прессматериалу предъявляются следующие основ­ ные требования: содержание смолы — 32 + 2%; содержание лету­ чих — не более 3%; содержание растворимых — не менее 90%.

Режим прессования пластин верхняков: давление — 30—50 кгс/см2, температура прессования — 140 150° С, выдержка материала под давлением — 3 мин на 1 мм толщины.

Подпрессовки в начальный период производятся при наличии большого количества летучих.

вплоскости направления армированных

Механические характеристики пластиков, полученные при крат­ ковременных испытаниях, не определяют в полной мере прочности материалов, необходимой для правильного расчета верхняков. Для расчета нагруженных конструкций, в которых применяется материал

В первом случае наибольший допустимый прогиб пластины в се­ редине пролета

где ар — расчетное допустимое напряжение при изгибе, принимае­ мое с учетом неоднородности материала и длительности нагружения;

I — расстояние между опорами; Е — модуль упругости при изгибе; h — толщина пластины.

ig f

Величина поперечной силы при рабочем прогибе верхняка /тах

Для определения величины допускаемого расчетного напряже­ ния обратимся к типичной диаграмме разрушения стеклопластика при изгибе со скоростью нагружения 0,1 кгс/мин (рис. 53).

Как видно из диаграммы, кривая о = / (е) имеет три характер­ ные зоны: первую — упругую зону от 0 до точки А, где материал полностью подчиняется закону Гука, так что после снятия нагрузки

остаточные деформации практически отсутствуют; вторую — упру­ го-пластическую зону от точки А до точки В, где материал после снятия нагрузки имеет остаточную деформацию; третью — пласти­ ческую зону, где материал быстро деформируется и происходит раз­ рушение.

Исследования однонаправленного армированного стеклопластика показали [26], что в точке А напряжение оу составляет 30—50% от кратковременного предела прочности а в, а в точке В напряжение

Промышленные испытания партии в 1000 шт. верхняков рессор­ ного типа, которыми были полностью закреплены две лавы на шахте им. Менжинского в Донецком бассейне, показали, что эти верхняки при грузоподъемности стоек 20 тс и прогибах до 5 см сохраняют свою работоспособность и обеспечивают безопасность работ в очист­ ном забое, при этом срок службы оценивается в 1 год.

МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ КРЕПИ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

§ 1. ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ. ФАКТОРЫ, ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ, И ОБЪЕМЫ ВОЗМОЖНОГО ВНЕДРЕНИЯ

Для успешного применения механизированных крепей (комплек­ сов) необходимы определенные условия, которые могут быть объеди­ нены в две группы: природные (горно-геологические) и создаваемые людьми в процессе эксплуатации угольного месторождения (горно­ технические) .

Важнейшими природными (горно-геологическими) факторами, препятствующими эффективному применению механизированных комплексов, являются:

геологические нарушения залегания угольного пласта в преде­ лах выемочного поля (яруса, участка'), не преодолеваемые механи­ зированными комплексами того типа, который предстоит применить в данных условиях;

газовыделение в забое (из отрабатываемого пласта, его спутников, выработанного пространства и пр.) в таких размерах, при которых ни предварительной дегазацией, ни проветриванием не обеспечивает­ ся содержание метана в атмосфере забоя в пределах допускаемого «Правилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах»;

опасность пласта по внезапным выбросам угля и газа и суфлярным выделениям метана;

слабые почвы с сопротивлением вдавливанию менее требуемого по технической характеристике механизированной крепи.

Кроме того, на успешность применения механизированного ком­ плекса оказывают влияние такие природные факторы, как высокая крепость угля, наличие в пласте крепких включений и прослойков (т. е. особенности пласта, препятствующие производительной работе выемочной машины, входящей в комплекс), а также (в некоторых случаях) очень слабые, сыпучие или, наоборот, труднообрушаемые

кровли, склонные к пучению почвы и высокая, не поддающаяся дренажу обводненность забоя.

С целью определения возможных объемов применения механи­ зированных комплексов (выпускаемых серийно и намеченных к вы­ пуску в ближайшие годы) по природным условиям лабораторией научных основ создания и применения механизированных крепей ИГД им. А. А. Скочинского выполнен анализ очистного фронта угольных шахт всех основных бассейнов СССР.

Этот анализ позволил систематизировать данные об очистных за­ боях по мощности и углам падения пластов и сочетанию в забоях тех горно-геологических факторов, которые ограничивают возмож­ ности эффективного применения механизированных комплексов. Си­ стематизация указанных данных позволила разделить все очистные забои на шахтах СССР на три категории:

I категория — очистные забои, благоприятные по своим горно­ геологическим характеристикам для применения механизированных комплексов;

II категория — очистные забои, в которых проявление неблаго­ приятных факторов ограничено и применение механизированных

горно-геологическими данными, которые исключают возможность успешного применения механизированных комплексов.

Отнесение забоев к той или иной категории по применимости в них комплексов оборудования с механизированными крепями про­ изводилось исходя из технических возможностей серийно выпускае­ мого оборудования, а для забоев на тех пластах, для которых еще не созданы серийные конструкции комплексов (например, для плас­ тов мощностью менее 0,8 м), для крепей с труднообрушаемыми кро­ влями и др. — по аналогии с серийно выпускаемыми конструкциями для других пластов. По мере расширения как технических возмож­ ностей оборудования (например, повышение коэффициента затяжки кровли крепей поддерживающего типа), так и возможностей борьбы с отрицательно влияющими факторами (например, повышение эф­ фективности дегазации) возможно некоторое перераспределение за­ боев по категориям.

Результаты систематизации данных об очистном фронте уголь­ ных шахт СССР по состоянию на начало 1971 г. приведены в табл. 24 и 25.

Разумеется, включение того или иного забоя в определенную категорию в известной степени условно и не может претендовать на абсолютную точность, однако цель приближенной оценки очист­ ного фронта с точки зрения возможных объемов применения меха­ низированных комплексов при этом достигается.

Очистной фронт на угольных шахтах, конечно, не остается по­ стоянным. Не говоря уже о том, что на действующих шахтах часть забоев выбывает, а другие забои с другими горно-геологическими