книги из ГПНТБ / Гидрофицированная крепь очистных выработок

шарнира, на конце верхняка может возникнуть максимальное усилие:

В действительности зарекомендовавшие себя на практике кон­ струкции верхняков имеют замок шарнира, не равнопрочный сече­ нию балки при такой схеме нагружения, что характеризуется дан­ ными табл. И .

для расчета замка шарнира верхняка на прочность.

§ 4. ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ НА СОЗДАНИЕ НОВЫХ ТИПОВ ШАРНИРНЫХ ВЕРХНЯКОВ

ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТОК

Опытом эксплуатации и анализом отечественных и зарубежных конструкций верхняков установлено, что ранее серийно изготовля­ емые типы шарнирных верхняков ВДУ, М71С и СВЗ по своим основ­ ным параметрам (прочности на поперечный и особенно консольный изгиб, работоспособности замка шарнира и др.) не вполне соответ­ ствуют требованиям эксплуатации, особенно при узкозахватной технологии выемки угля.

Это привело к тому, что металлические стойки индивидуальной крепи (трения и гидравлические;, находящиеся в работе, оказались неукомплектованными шарнирными верхняками, и по состоянию на 1/11973 г. на каждые 5,3 находящихся в работе в очистных забоях угольных шахт металлических стоек в среднем приходился один

шарнирный верхняк, а средние месячные потери шарнирных верхняков за 1972 г. составили 5,4%.

Отсутствие в необходимых количествах шарнирных верхняков требуемой технической характеристики создало затруднение с внед­ рением узкозахватной технологии выемки, особенно в осложненных по устойчивости пород кровли горно-геологических условиях.

С целью устранения такого положения был принят ряд мер по значительному расширению объема производства, повышению каче­ ства шарнирных верхняков и улучшению их эксплуатации.

Ниже приводится основное содержание утвержденных Техниче­ ским управлением Министерства угольной промышленности СССР

технико-эксплуатационных требований на создание новых конструк­ ций шарнирных верхняков для индивидуального крепления очистных выработок.

Настоящие требования предусматривают создание шарнирных верхняков для крепления очистных забоев при узкозахватной техно­ логии выемки угля в пластах мощностью от 0,7 до 2,5 м с углами падения от 0 до 25°. Они должны обеспечивать надежное поддержание кровли при бесстоечном призабойном пространстве.

Металлические шарнирные верхняки должны применяться соввместно с металлическими забойными стойками постоянного сопро­ тивления в строгом соответствии с их несущей способностью.

Запрещается применять верхняки, несущая способность которых не соответствует рабочему сопротивлению стоек.

Конструкция верхняков должна допускать их работу как в пра­ вом, так и в левом забое.

В соответствии с величинами рабочего сопротивления металличе­ ских стоек постоянного сопротивления, предусмотренными ГОСТ 10639—66 [10], шарнирные верхняки должны выпускаться четырех

с которыми они должны применяться, и длина верхняка по осям:

для верхняков средней серии длиной 0,8 м — В-20-0,8;

то же, 1,0 м — В-20-1,0; то же, 1,26 м — В-20-1,26;

для верхняков тяжелой серии длиной 0,8 м — В-25-0,8; то же, 1,0 м — В-25-1,0; то же, 1,26 м — В-25-1,26;

для верхняков весьма тяжелой серии длиной 0,8 м — В-30-0,8; то же, 1,0 м — В-30-1,0; то же, 1,26м — В-20-1,26.

Для отличия верхняков одной и той же серии по конструкции разрешается после цифр 15, 20, 25 и 30 ставить соответствующие индексы.

Несущая способность верхняка каждой серии определяется до­ пустимым изгибающим моментом в пределах упругости его балки исходя из критической длины, равной 0,65 м, при коэффициенте запаса прочности 1,25.

В соответствии с этим для верхняков допустимый изгибающий момент балки должен быть не менее, тс-м: легкой серии — 3,0; средней серии — 4,0; тяжелой серии — 5,0; весьма тяжелой серии —

6, 0 .

Высота профиля балки верхняков должна быть минимальной, но не более, мм: легкой серии — 70; средней серии — 80; тяжелой се­ рии — 100; весьма тяжелой серии — НО.

Ширина профиля балки верхняков легкой и средней серии должна быть 70 мм, а верхняков тяжелой и весьма тяжелой серии — 80 мм. Допускается изготовление верхняков с увеличенной шириной верх­ ней полки.

Металлические шарнирные верхняки должны изготовляться из высокопрочных термоупрочненных сталей.

Разрешается изготовлять верхняки из легких сплавов, не вызыва­ ющих при ударах искрения, опасного для воспламенения метана, из высокопрочных полимерных материалов и т. и.

Балка верхняка обязательно должна иметь по всей длине спе­ циальные фиксаторы в виде выступов с шагом, равным половине рас­ стояния между рожками на головке стоек. Фиксаторы на балке не должны допускать заедания и заклинивания рожек головок стоек при их извлечении.

Разрешается применять и другие эффективные способы фиксации верхняка от выскальзывания.

Верхняки не должны иметь хрупкий излом при деформациях за пределами упругости. Остаточная деформация должна быть пла­ стической.

Для консольного поддержания кровли над бесстоечным призабой­ ным пространством верхняки должны иметь по концам элементы шар­ нирного соединения и распорного устройства.

Шарнирный замок должен быть таким, чтобы верхняки имели возможность после выбивки стойки свободно повисать на шарнире (в пластах мощностью большей, чем длина верхняка} или свободно разъединяться при предварительно выбитом штыре (в пластах мощ­

ностью меньшей, чем длина верхняка). а также навешиваться как с вертикального, так и с наклонного положения.

В тех конструкциях шарнирных замков, в которых применяется соединительный штырь, необходимо в целях облегчения навески и снятия верхняка делать его коническим и невыпадающим.

Шарнирное замковое устройство верхняков легкой и средней се­ рий не должно выступать за габариты профиля балки, а у тяжелой и весьма тяжелой серий допускаются выступы за габариты полки с противоположной стороны контакта с кровлей.

Допустимый изгибающий момент шарнирного замка у верхняков должен быть, тс-м: для легкой серии — 1,35; для средней серии — 1,8; для тяжелой серии — 2,25; для весьма тяжелой серии — 2,7.

При указанных моментах у верхняков не допускается деформация смятия элементов шарнирного соединения и распорного устройства на поверхностях контактирования.

Величина активного воздействия консольного верхняка на кровлю, создаваемого при помощи распорного устройства, должна быть не менее 0,5тс-м.

Конструкция замкового соединения должна допускать взаимное отклонение базового (верхняка, под который установлена первая от забоя стойка) и консольного верхняка в плоскости пласта на угол, равный не менее ±5°, а в плоскости, перпендикулярной пласту (вертикальной), — на максимально возможный угол, но не менее ±7°.

При указанных углах наклона консольного верхняка в вертикаль­ ной плоскости должны быть обеспечены надежное «зацепление» элементов запорного устройства и необходимые площадки их контак­ тирования.

Категорически запрещается ненадежное «зацепление» элементов запорного устройства, приводящее к возможности срыва консольно навешенного верхняка.

Элементы замкового устройства (вилки, проушины, клинья и др.) должны изготовляться штамповкой с последующей калибровкой основных размеров.

Операции по навеске и снятию верхняков должны быть безопас­ ными для рабочего, производиться несложными приемами, без спе­ циальных сложных приспособлений.

Верхняки должны иметь возможность извлекаться дистанционно, т. е. должны иметь отверстия или скобы, за которые можно зацеплять специальные крючья. Не допускаются отверстия во внутреннюю полость балки верхняка, через которые может набиваться штыб.

Эти технико-эксплуатационные требования на шарнирные верх­ няки разработаны ИГД им. А. А. Скочинского, Гипроуглемашем, ДонУГИ, КНИУИ, КузНИУИ и Киселевским машиностроительным заводом им. Черных.

Верхняки типа 1В20Б созданы в соответствии с этими требова­ ниями и изготовляются серийно с 1973 г.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ КРЕПИ

§1. ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ КРЕПИ

ИВЫБОР ЕЕ ТИПОРАЗМЕРОВ

Призабойные гидравлические стойки, изготовляемые серийно, могут применяться на пластах мощностью 0,6—3,5 м, посадочные стойки — на пластах мощностью 1,3—2,3 м.

Металлическая индивидуальная крепь может применяться во всех горно-геологических условиях, однако для каждого типа крепи

имеются свои рекомендуемые области их наиболее технико-экономи­ чески выгодного применения, подтвержденные имеющимся опытом эксплуатации (табл. 12).

Учитывая, что гидравлические призабойные стойки обеспечивают более высокий темп работ и повышенную производительность труда рабочих по креплению, их рекомендуется применять в первую оче­ редь при узкозахватной выемке угля, когда требуются создание бесстоечного призабойного пространства для передвижки без раз­ борки забойного конвейера и ускоренный темп работ по креплению.

Областью применения в этом случае существующих серийных конструкций шарнирных металлических верхняков, создающих бес­ стоечное призабойное пространство, являются пологие и наклонные пласты (0—35°) мощностью от 0,7—2,3 м.

Вцелом следует указать, что применение индивидуальной крепи экономически более целесообразно в очистных забоях пластов, име­ ющих горно-геологические нарушения, и в тех горнотехнических условиях, в которых при применении механизированных комплексов оборудования нагрузка на очистной забой по ряду причин не может быть увеличена свыше 500 т/сутки.

Вцелях лучшей организации ремонта и обслуживания рекомен­

дуется на шахте во всех очистных забоях применять возможно меньше различных типов индивидуальной крепи.

Должна быть полностью исключена практика применения сме­ шанного (деревянного и металлического) крепления, резко ухудша­ ющего взаимодействие индивидуальной крепи с породами кровли.

Для правильного выбора типоразмеров гидравлических призабой­ ных и посадочных стоек необходимо знать:

мощность пласта Н и ее изменение ± А Н в пределах выемочного поля;

сближение пород кровли пласта с породами почвы в пределах призабойного пространства;

для призабойных гидравлических стоек высоту (толщину) верхпяка с учетом его деформаций (для деревянного верхняка);

паспорт крепления очистного забоя; минимальный запас податливости, необходимый для вывода стойки

из-под горного давления (для разгрузки).

Выбор типоразмеров стоек осуществляется исходя из следующих зависимостей (рис. 33):

Призабойные стойки:

А. При металлическом верхняке

где Lmax — максимальная необходимая длина призабойной стойки, м; Anіп — минимальная допустимая длина призабойной стойки, м;

Н — средняя мощность пласта, м; .

0,75 — коэффициент, учитывающий деформацию толщины дере­ вянного верхняка при начальном распоре;

0,5 — коэффициент, учитывающий деформацию толщины дере­ вянного верхняка при рабочем сопротивлении стойки.

Посадочные стойки:

Выбор типоразмеров верхняков производится исходя из величины захвата исполнительного органа узкозахватного угольного комбайна

251В25А1

§2. ТИПОВЫЕ ПАСПОРТА КРЕПЛЕНИЯ

СИНДИВИДУАЛЬНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ КРЕПЬЮ ПРИ УЗКОЗАХВАТНОЙ ВЫЕМКЕ

Основным фактором, влияющим на принципиальное построение паспортов крепления при узкозахватной выемке, является величина захвата исполнительного органа выемочной машины. Свойства боко­ вых пород больше имеют значение для выбора плотности крепи и ее рабочего сопротивления, при этом этими величинами можно варьиро­ вать в значительных пределах, меняя шаг установки стоек крепи но падению, без изменения принципиальной схемы паспорта креп­ ления.

В зависимости от захвата выемочной машины следует различать три принципиально различных подхода к составлению паспорта креп­

узкозахватные комбайны с захватом исполнительного органа, рав­ ным 0,8 и 1,0 м, при которых применяются соответственно шарнир­ ные верхняки длиной (по осям шарниров) 0,8—1,0 м.

Вбольшинстве случаев с такими величинами захватов исполни­ тельных органов применяются узкозахватные комбайны для выемки тонких пластов, обычно мощностью менее 1,0 м.

Вэтих случаях применяются паспорта крепления исключительно

спрямолинейными рядами призабойных стоек крепи по падению (рис. 34 и 35).

Первая от забоя стойка 1 крепи ставится обычно всегда непосред­ ственно позади забойного конвейера, когда он находится в исходном положении — передвинут к забою. Верхняк 2 устанавливается под стойку 1 так, чтобы Ѵ3 его длины располагалась от стойки в сторону

à

выработанного пространства. Такое исходное положение верхняка и 1 стойки является характерным для подавляющего большинства паспортов крепления, применяющихся при узкозахватной выемке.

В зависимости от необходимой ширины поддерживаемого рабочего пространства (например, для получения требуемого сечения из усло­ вий вентиляции для прохода воздуха и др.) число рядов стоек крепи принимается равным не менее 2 и обычно не более 3—4. Шаг между призабойными стойками по простиранию принимается равным длине верхняка. Шаг между стойками по падению обычно принимается равным около 1,0 м.

Однако зарубежный опыт убедительно показывает целесообраз­ ность повышения плотности и соответственно рабочего сопротивле­ ния крепления за счет уменьшения шага между стойками по падению

Ргс. 35. Примерный паспорт крепления лавы при длине верхняка, равной величине захвата исполнительного органа комбайна:

а — с усилением посадочного ряда призабойными стойками; б — с общим

увеличением плотности крепи

увеличении плотности и рабочего сопротивления крепи. Для этого прежде всего рекомендуется увеличивать плотность крепления за счет уменьшения шага между стойками крепи по падению.

Аналогично увеличенную плотность крепления следует применять и для пластов большей мощности.

Закрепление рабочего пространства в зоне изгиба забойного кон­ вейера при его передвижке (см. рис. 34, 35) осуществляется за счет консольной навески верхняка 3 к верхняку 2 и его запирания в замке шарнира, чем создается необходимое бесстоечное призабойное