книги из ГПНТБ / Попов В.Л. Новая механизированная крепь

но легко и занимала в среднем II мин., а с учетом подготовительных операций — 42 мин. Однако часто пе­ редвижки щита осложнялись порывами канатов и деформациями постелей щита. Максимальное удельное усилие на передвижку, отнесенное к единице длины щи­ та, составило 4,5 т/м, а в щитах Щ-52 это усилие нахо­ дилось в пределах 2 т/м.

Вследствие большого количества аварий с тяговыми канатами и постелями щитов Щ-54, их эксплуатация была прекращена.

Причинами аварий следует считать, помимо больших

усилий, потребных на передвижку, недостаточную по­ перечную устойчивость многошарнирной с большим про­ летом балки, составленной из оснований щита, к концам которой прикладывались сосредоточенные усилия. Кро­ ме того, потере устойчивости способствовала неспокой­

ная гипсометрия подошвы пласта вдоль лавы. Богатый опыт эксплуатации щитовых крепей огра-

дительно-поддерживающего типа различных модифика­ ций позволил выявить следующие преимущества и не­ достатки их применения по сравнению с обычными де­ ревянными и с имевшимися в тот период предложениями

других типов механизированных передвижных крепей.

К преимуществам относятся:

1. Полностью механизированная передвижка поса­ дочных элементов крепи (оградительной части) и быст­

рота передвижки щита — в среднем 11 мин.

2.Полная механизация передвижки конвейера без

его разборки.

3.Удовлетворительная защита рабочего простран­

ства под оградительной частью корпуса щита от про­ сыпания пород со стороны выработанного пространства.

4.Устранение опасности полного завала лав.

5.Относительная простота конструкции и транспор­ табельность отдельных элементов щита по выработкам.

6.Удовлетворительная приспосабливаемость к не­ большим изменениям гипсометрии пласта и его мощ­

ности.

7, Сокращение расхода крепежного леса с 45—55 до

3—5 м3 на 1000 т добычи.

К отрицательным качествам относятся:

1. Неблагоприятное взаимодействие поддерживаю­ щей части козырька с боковыми породами, вызванное

9

недостаточной жесткостью передних стоек и передачей

давления горных пород на угольный массив. Данное обстоятельство приводило к резкому опусканию кровли в рабочем пространстве, к обрезам кровли у груди за­

боя, к местным вывалам пород из кровли, к сильному отжатию угля с забоя.

2.Наличие перераспределения давления горных по­ род в момент выемки угля и выдвижки козырьков между стойками, несшими максимальную за весь цикл нагруз­ ку и передававшими ее на соседние, уже нагруженные до предела, и передвинутыми стойками, которые вслед­ ствие своей характеристики нарастающего сопротивле­ ния в поддержании кровли почти не участвовали. Это явление часто приводило к местным вывалам пород кров­ ли у груди забоя.

3.Нецелесообразная при пролетах щита в 25 л и

выше схема передвижки щита сосредоточенными уси­ лиями, приложенными по концам пролетов.

4. Неуправляемость козырьков при их выдвижке,

что приводило к перекосам, к образованию значитель­ ных незакрепленных участков и создавало условия для местных вывалов пород, образования куполов.

5.Наличие трудоемких ручных работ, связанных с выдвижкой козырьков, разгрузкой, переносом и распо­ ром передних стоек.

6.Отсутствие безопасного прохода для людей после

передвижки щита и взрывания угля.

7.Невозможность разработки пластов с вынимае­ мой мощностью менее 1,8 м.

8.Невозможность разработки пластов, склонных к

прорывам плывунов. Опасность такого положения усу­ губляется трудностью обнаружения очагов плывунов.

9.Затруднительность применения комбайнового спо­

соба выемки угля из-за малой скорости возведения креп­ ления (выдвижки козырьков) вслед за проходом ком­ байна и наличия стойки крепи между конвейером и.за­

боем.

10.Малая эффективность взрывонавалки из-за боль­ шого расстояния между конвейером и забоем и большой

высоты конвейера.

11.Наличие дополнительного промежуточного штре­ ка, увеличивающего объем подготовительных работ.

12.Загроможденность штреков лебедками, полис­

10

пастной системой, канатами, прицепными устройствами,

магнитными и насосными станциями.

13.Отсутствие работоспособной сигнализации в лаве.

14.Затруднения при переходе вентиляционных сбоек.

15.Разрывы тяговых канатов при передвижке щито­

вой крепи, имеющих заниженное расчетное усилие.

16.Недостаточная прочность оснований секций щи­

тов и межсекционных шарниров.

17.Несовершенство полиспастной системы в крепи Щ-52, не создававшей достаточного тягового усилия и не обеспечивавшей надежной выдвижки козырьков.

18.Необходимость заряжания шпуров во время вы­ емки угля и «додвижки» козырьков в лаве (до пере­ движки щита) при нахождении в забое рабочих, не имеющих отношения к взрывным работам.

19. Крайне незначительное использование во времени дорогостоящего оборудования (лебедок ЛУС-3 — не бо­ лее 4—6 мин. в сутки, гидродомкратов козырьков 1—2 мин. в сутки).

Во время испытаний механизированных крепей, по­ мимо наблюдений за работой конструктивных элемен­ тов, были проведены измерения основных нагрузок, вы­ зываемых давлением горных пород, и усилий, необходи­ мых для передвижки отдельных элементов крепи. Дан­ ные наблюдений и измерений, произведенных лаборато­ рией механизированного крепления и горного давления ПНИУИ при испытании крепей типа Щ-50, Щ-50м, Щ-52, Щ-54, Щ-54Н в шахтных условиях, позволили

установить следующее:

1. Нагрузки на поддерживающие элементы испыты­ вавшихся типов крепей возрастают с течением времени начиная с момента установки и достигают максимума

в момент передвижки оснований, следующая за пере­ движкой операция взрывания приводит к небольшому снижению несущей способности поддерживающего эле­ мента. Средняя величина из максимальных нагрузок составила 18 т на ■ козырек, или 25 т/м2; наибольшая наблюдаемая нагрузка составила 39 т, или 54 т/м2; в трех случаях были замерены нагрузки на жесткие под­

держивающие элементы до 70 т, или 100 т/м2, то есть приблизительно были равны гидростатическому давле-

11

нию. Расчетная нагрузка может быть принята в размере

40т/м2.

2.Наибольшую вертикальную нагрузку на огради­ тельные части крепи со стороны обрушенных пород за­

вала можно принимать в 15 т/м2.

3.Применение стоек нарастающего сопротивления с

малой начальной нагрузочной способностью приводит

в крепях оградительно-поддерживающего типа к неудов­

летворительному взаимодействию поддерживающих эле­

ментов с боковыми породами, а именно: к обрезам кров­ ли, куполению, сильному отжиму угля, поэтому необ­

ходимо применять стойки постоянного сопротивления

(лучше гидравлические) или пологонарастающего с вы­ соким начальным сопротивлением.

4. Посадка кровли на шаг передвижки 1 м произво­ дилась в две ступени: в период выемки угля и выдвижки козырьков, когда освобождалось со стороны завала

примерно 40% объема, заполняемого обрушенными по­

родами, и в момент передвижки оснований щита, когда освобождались остальные 60% объема. Такая «двух­ ступенчатая» посадка приводила к значительному опус­ канию кровли над поддерживающими элементами кре­ пей.

5.Средняя величина опускания кровли в рабочем пространстве на расстоянии 0,7 м от груди забоя за вы­ емочный цикл составила 50 мм, достигая в отдельных случаях 250 мм.

6.Оси поддерживающих элементов крепей должны совпадать с вертикалью или могут быть незначительно наклонены на завал. Точка присоединения опорных сто­ ек к поддерживающим козырькам должна находиться посредине.

7.Величина усилия на передвижку оснований крепи должна быть не менее 4,5 т на один метр длины крепи.

8.Усилие на выдвижку козырьков должно состав­

лять не менее 12—15 т.

9. При расчете усилий на передвижение крепей необ­ ходимо принимать следующие коэффициенты трения:

металл о металл без смазки — 0,2; металл о породу (сухие) — 0,4.

В заключение следует отметить, что ориентировочно

подсчитанная область применения щитовых крепей рас­ смотренного типа в случае их некоторого конструктив-

12

ного улучшения могла составить лишь 6—7% от коли­ чества всех лав бассейна, а экономическая эффектив­ ность от их применения за лучшие периоды эксплуата­ ции находилась в пределах 1 р. 13 к. на 1 т угля по сравнению с обычными лавами и могла быть повышена при увеличении длины столба с 300 до 500 м до 2 р. 11 к.

Рис. 2. Механизированная крепь «Мосбасс»

Значительные недостатки, выявленные лабораторией механизированного крепления и горного давления Под­ московного научно-исследовательского и проектно-кон­

структорского угольного института в результате про­ мышленных испытаний передвижных крепей типа «Щ»,

позволили на базе рекомендаций института и отдельных

предложений работников комбината Тулауголь и кол­ лектива СКВ Лаптевского завода создать новую крепь, названную первоначально — щит «Мосбасс» (ЩМ), за­ тем крепь «Мосбасс» (рис. 2), которая была изготовлена

в различных конструктивных модификациях: КМ-1,

КМ-2, КМ-3, КМ-4. Конструктивная разработка и изго­ товление первых образцов крепи были проведены Лаптевским машиностроительным заводом.

13

§ 2. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБОРУДОВАНИЕ КРЕПИ

Щитовая механизированная передвижная крепь «Мосбасс» сконструирована для работы в одинарных лавах длиной до 60 м с горногеологическими условиями, характерными для Подмосковного бассейна, и относится к типу оградительно-поддерживающих крепей, преду­ сматривающих поддержание узкой призабойной полосы рабочего пространства и свободное обрушение пород

кровли над оградительной частью. Помимо крепления и управления кровлей, крепь «Мосбасс» производит безразборную механизированную передвижку конвейера в лаве.

Опорой для передвижки отдельных элементов и всего щита являются главным образом обрушенные породы со стороны выработанного пространства, от которых производится отталкивание, и частично—■ силы трения, возникающие между поддерживающими элементами щита и боковыми породами. Средством для передвижки являются гидравлические приводы.

Выемка угля предусмотрена взрывная с частичным использованием самонавалки.

Общий вид лавы, оборудованной крепью «Мос- басс-3», представлен на рис. 3. Все оборудование со­ стоит из секций крепи 1, скребкового конвейера 2, мас­ ляной насосной станции 3 с маслопроводами, вспомога­

тельных переносных стоек, электроаппаратуры 4 с си­ стемой кабелей и электросверл с буровыми штангами.

Секции крепи служат для крепления рабочего про­ странства за выемкой угля, для управления кровлей полным обрушением и для передвижки конвейера.

Скребковый конвейер рассчитан для взрывонавалки угля и предназначается для доставки его вдоль лавы и перегрузки на сборный скребковый конвейер.

Масляная насосная станция предназначена для обес­ печения регулируемого напора и количества рабочей жидкости в гидросистеме и для приема ее из сливной магистрали.

Вспомогательные переносные стойки служат для вре­ менного поддержания козырьков секций в момент пере­ носа нижних частей опорных стоек с башмаками.

Электроаппаратура служит для распределения элект­ роэнергии по потребителям, для пуска и остановки

14

«00-2500

Рис. 3. Общий вид лавы с крепью «Мосбасс-3»

электродвигателей различных механизмов лавы, для преобразования напряжения, идущего на осветительные приборы и к электросверлам.

Электросверла предназначены для бурения шпуров по углю в лаве.

§ 3. КОНСТРУКЦИЯ КРЕПИ

Крепь «М.осбасс-3» состоит из отдельных секций

(рис. 4), основания которых шарнирно соединены между собой по длине лавы.

Шарнирное соединение секций обеспечивает приспо­

собляемость крепи к меняющейся гипсометрии пласта

Рис. 4. Секция крепи

вдоль лавы, при этом крепь получается сравнительно жесткой в горизонтальной плоскости, а в вертикальной плоскости секции могут поворачиваться друг относи­ тельно друга. Поворот секций вниз конструктивно не ограничен, а поворот вверх может происходить только до соприкосновения соседних козырьков, то есть за счет предусмотренных конструкцией крепи межсекционных зазоров.

Это достигается тем, что ширина секции к верху

16

При сборке оснований выступ одного перекрытия входит в паз второго, а плотность соединения достигается забивкой в имеющийся зазор пластинки 9 требуемой толщины.

Данное соединение во время передвижения основа­ ния вместе с шарнирами тяг воспринимает поперечные

силы, возникающие из-за неравномерности сопротивле­ ния секций передвижению.

Рис. 5. Основание секции

Каждая тяга состоит из сваренных между собой двух

полос 130X30 мм в крепях КМ-1, 2, 3 и 200X40 мм —

в крепях КМ-4; проушины тяг, кроме того, усилены на­ кладками толщиной по 20 мм с каждой стороны.

вейером, размещаются трубопроводы гидросистемы, гид­

рораспределитель, электрические кабели и прикрепляется кожух.

Для размещения привода конвейера основания двух

секций у сборного штрека имеют увеличенную на 340 мм длину.

Вес основания крепи КМ-3 — 591 кг, основные раз­

меры по выступающим частям — 2850X950X530.

Перекрытия секций (рис. 6) являются оградительной частью крепи, воспринимающей давление обрушенных пород кровли, и представляют собой жесткую сварную

18