Индивидуальные призабойные крепи

Общие сведения

Крепление очистных забоев является одним из основных производ­ственных процессов при подземной разработке угля. От качествен­ного и своевременного крепления очистного забоя зависят не только производительная работа людей и механизмов, но и безопасность работ. В настоящее время создание надежных средств крепления, обеспечивающих производительную и эффективную работу выемоч­ных машин, в значительной степени определяет прогресс в добыче угля.

Особенно важное значение приобрел вопрос внедрения механи­зированных крепей при узкозахватной выемке. С каждым годом область применения механизированных крепей расширяется. Однако в некоторых горно-геологических условиях они еще не могут быть использованы и дальнейшее развитие получат индивидуальные крепи.

Крепь очистных забоев должна удовлетворять определенным техническим, производственным и экономическим требованиям.

К техническим требованиям относятся: проч­ность, устойчивость и жесткость крепи. Производственные требования: обеспечение выполнения в призабойном простран­стве всех производственных процессов и пропуска через него необ­ходимого количества воздуха, минимальная масса крепи, механи­зация ее установки и передвижки. Экономические требо­вания: минимальная стоимость крепи и наименьшие трудовые затраты на ее возведение, удаление, переноску или передвижку, надежность и долговечность крепи.

По принципиальной схеме конструкции все крепи разделяются на индивидуальные, секционные, комплектные и агрегатные.

Индивидуальные крепи состоят обычно из несущих и поддерживающих элементов (стоек и верхняков), устанавливаемых совместно и разбираемых полностью или частично при переноске или передвижке. В зависимости от выполняемых функций эти крепи могут разделяться на призабойные и посадочные.

Призабойной называют крепь, возводимую в призабой­ном пространстве очистной выработки и предназначенную для пре­дотвращения обрушения в нем пород кровли.

Посадочной называют специальную крепь, применяемую для обеспечения периодического обрушения (посадки) пород кровли за пределами призабойного пространства по заданной линии «об­реза» кровли.

Индивидуальные крепи мобильны, универсальны, применяются почти в любых горно-геологических условиях, на пластах от весьма тонких до средней мощности включительно, однако установка их является весьма трудоемким процессом, так как все операции по креплению выполняются вручную.

Секционные крепи состоят из отдельных секций, не имеющих постоянных силовых и кинематических связей между собой и с другим оборудованием очистного забоя. Секции крепи по кон­структивной схеме разделяются на бесстоечные, рамные и кустовые. К бесстоечным относятся крепи, выполненные в виде огради­тельных щитов и предназначенные для применения при отработке пластов по падению. В секциях рамного типа стойки распо­лагаются однорядно по направлению передвижения крепи; в секциях кустового типа — в два или несколько рядов. Передвигают эти крепи обычно с помощью специальных передвижчиков, лебедок и переносных домкратов.

Комплектные крепи состоят из отдельных комплектов секций, не имеющих постоянных силовых и кинематических связей между собой и с другим оборудованием. Каждый комплект состоит из двух или более секций, подвижно связанных между собой. Пере­движение каждой секции осуществляется обычно с помощью гидро­домкратов с опорой на одну или две соседние секции этого же ком­плекта, находящиеся под распором.

Агрегатные крепи состоят из отдельных секций, имеющих постоянную силовую и кинематическую связь с другим оборудованием лавы. Для передвижения секций часть из них обору­дована гидродомкратами. Секции, имеющие гидродомкраты, передви­гаются, опираясь на базовую конструкцию, а секции без домкратов передвигаются вместе с базовой конструкцией.

Для секционных, комплектных и агрегатных крепей характерна полная (или почти полная) механизация процессов их передвижки и установки. Поэтому их называют механизированными.

 

 

Посадочные крепи

 

При управлении кровлей в очистном забое полным обрушением возводят специальную, так называемую посадочную крепь, которая обеспечивает обрушение пород в намеченном направлении и защи­щает рабочее пространство от обрушений. В качестве, посадочной крепи могут применяться деревянные и металлические стойки, кусты из них, а также костры и посадочные стойки.

Применение металлических стоек, костров и кустов является неперспективным, так как установка их, разборка и переноска требует исключительно больших затрат труда. Наибольшее распро­странение находит металлическая посадочная крепь, которую раз­деляют на посадочные стойки трения и гидравлические.

В настоящее время широко применяют посадочные стой­ки трения типа ОКУм. Это раздвижные податливые стойки с рабочей характеристикой нарастающего сопротивления. Областью их применения являются пласты с углом падения до 25° мощностью 0,45—2 м. В зависимости от типоразмера податливость их изме­няется от 40 до 140 мм, а рабочее сопротивление — от 100 до 200 тс (табл. 4.2).

Гидравлические посадочные стойки могут выполняться с внутренним и внешним питанием. К стойкам с внут­ренним питанием относятся, например, стойки СГП-3, предназначен­ные для применения на пологих пластах (0—20°) мощностью 0,7— 2,4 м в лавах, закрепленных призабойными гидравлическими стой­ками. Номинальное рабочее сопротивление их 80 тс, начальный распор 40 тс. Раздвижность стоек до 700 мм. Гидравлические стойки с внешним питанием используются в гидравлической посадочной крепи «Спутник», которая применяется в комплексе с передвижным забойным конвейером на пологих пластах мощностью 0,6—1,8 м с углом падения не более 15°. Номинальное рабочее сопротивление стоек 80 тс, начальный распор 47 тс.

 

 

Верхняки призабойной крепи

Основное назначение верхняка — передавать равномерно на боль­шую поверхность пород кровли усилие рабочего сопротивления стоек индивидуальной крепи, а также предохранять закрепленное рабочее пространство от вывалов кусков пород кровли.

Верхняки индивидуальной крепи разделяются на жесткие и податливые (рессорные). Жесткий верхняк представляет собой балку, упругий прогиб которой относительно невелик по сравнению с наблюдаемыми неровностями пород кровли. Податли­вые верхняки имеют незначительную жесткость и могут деформи­роваться, приспосабливаясь к неровностям пород кровли. Деформа­ция при этом может быть восстанавливаемой и остаточной. К подат­ливым относятся деревянные верхняки.

 

Таблица 4.2

Показатели	Типоразмеры стоек
	ОКУм-О1Б	ОКУм-01	ОКУм-02
Высота стойки, мы:
максимальная
минимальная
Раздвижность, мм
Сопротивление, тс:
начальное	20—25	20—25
рабочее
Податливость при рабочем сопротивлении, мм	0-40	0-40.	0—80
Масса стойки, кг	95,2	144,4	163,6
Область применения:
мощность обслуживаемых пластов, м	0,45—0,58	0,55—0,70	0,65—0,87
угол падения пластов, градус	0-25	0—25	0—25

 

Продолжение табл. 4.2

Показатели	Типоразмеры стоек
	ОКУм-03	ОКУм-04	ОКУМ-05	ОКУм-Ов
Высота стойки, мм:
максимальная
минимальная
Раздвижность, мм
Сопротивление, тс:
начальное			40-60	40-60
рабочее
Податливость при рабочем сопротивлении, мм	0-80	0-80	0-140	0—140
Масса стойки, кг	188,5	219,5	321,4	363,7
Область применения: мощность обслужи- ваемых пластов, м	0,75—1,05	0,89-1,31	1,1—1,60	1,4-2,0
угол падения пластов, градус	0-25	0—25	0-18	0-18

 

Жесткий верхняк практически не изменяет характеристики рабо­чего сопротивления стоек индивидуальной крепи, в то время как податливый может существенно ее изменить. Так, применение дере­вянного верхняка с гидравлической стойкой коренным образом изменяет характеристику рабочего сопротивления стоек, превращая ее в характеристику пологонарастающего сопротивления. Это может привести к излишнему расслоению пород кровли, потере их устой­чивости и значительно ухудшает условия работы в очистном забое.

Жесткие верхняки разделяют на металлические переклады, не имеющие устройств для какой-либо связи друг с другом, и шарнир­ные верхняки с устройствами для такой связи. Шарнирные верхняки, кроме того, имеют специальное замковое устройство, позволяющее создавать усилие начального распора на конце навешиваемого консольного верхняка и таким образом временно поддерживать рабочее пространство без установки стоек, что необходимо для пере­движки забойного конвейера без его разборки.

Шарнирные верхняки предназначены для очистных забоев поло­гих пластов, преимущественно с узкозахватной выемкой при металлических, главным образом гидравлических, стойках. При консоль­ной навеске верхняки должны обеспечивать временное поддержание кровли при бесстоечном призабойном пространстве.

Опытом эксплуатации шарнирных верхняков установлено, что стойку под верхняк лучше всего устанавливать так, чтобы консоль его в сторону выработанного пространства была равна 1/3 длины верхняка, а в сторону забоя — 2/3 длины верхняка. В зависимости от величины захвата исполнительного органа комбайна рекомен­дуется следующая длина верхняков:

Захват исполнительного ор­гана комбайна, мм					Струговая выемка
Длина шарнирного верхня­ка, мм

 

Шарнирные верхняки должны соответствовать несущей способ­ности металлических стоек, совместно с которыми они применяются. Для этого установлены четыре серии шарнирных верхняков (табл. 4.3).

Выбор верхняков с учетом сопротивления стоек обеспечивает их эффективную работу.

Таблица 4.3

Серия верхняка	Сопр отив ление стоек, для кото­рых предназначен верхняк, тс	Минимальный из­гибающий момент балки, TC-M
Легкая
Средняя
Тяжелая
Весьма тяжелая

 

 

Механизированные крепи

Механизированной называют самопередвигающуюся крепь, преиму­щественно гидрофицированную, ограждающую рабочее простран­ство и механизирующую процессы крепления, управления кровлей и передвижки забойного конвейера (на пологих и наклонных пла­стах).

Применение механизированных крепей должно обеспечивать поддержание кровли в призабойном пространстве лавы, управление кровлей, защиту рабочего пространства от проникновения пород кровли, передвижение конвейера, в том числе при его работе с по­грузочными лемехами, поддержание кровли за комбайном с отста­ванием от исполнительного органа последнего не более одного шага установки секций крепи.

Механизированная крепь должна обеспечивать скорость крепле­ния очистного забоя не менее максимальной рабочей скорости при­меняемого с ней комбайна. При этом должен оставаться свободный проход для людей шириной не менее 0,7 м и высотой 0,4 м.

По характеру взаимодействия с породами кровли и выполня­емым функциям механизированные крепи разделяются на поддержи­вающие, оградительно-поддерживающие, поддерживающе-оградительные и оградительные (рис. 4.3).

 

Рис. 4.3 Принципиальные схемы механизированных крепей

 

В крепях поддерживающего типа (см. рис. 4.3, б) главную роль играют поддерживающие элементы, предотвращающие обрушение кровли в пределах рабочего пространства лавы. Огради­тельные элементы в этих крепях часто отсутствуют, а если они имеются, то играют вспомогательную роль: они не воспринимают вертикальных нагрузок от обрушенных пород кровли, а лишь пре­пятствуют проникновению этих пород в рабочее пространство лавы.

Оградительно-поддерживающая механизиро­ванная крепь (см. рис. 4.3, в) имеет такое перекрытие, которое одновременно поддерживает кровлю и ограждает рабочее простран­ство от обрушающихся пород. При этом основную роль играют оградительные элементы, выполненные в виде мощных ограждений.

Крепи поддерживающе-оградительного типа (см. рис. 4.3, г) также имеют четко выраженные поддерживающие и оградительные элементы, однако при этом основную роль играют поддерживающие элементы, а оградительные являются дополнитель­ным средством защиты от проникновения обрушенных пород в рабо­чее пространство очистного забоя.

Крепи оградительного типа (см. рис. 4.3, а) имеют только оградительные элементы, препятствующие проникновению обрушенных пород кровли в рабочее пространство забоя.

Наибольшую область применения имеют крепи поддерживающего типа: пласты мощностью от 0,65 до 3,2 м при залегании в кровле пород средней и выше средней устойчивости. Преимущественное распространение крепи этого типа получили на пластах мощностью 0,8—2 м с углом падения 10—15° при устойчивой и средней устойчи­вости непосредственной и основной кровле I—III классов по обрушаемости (по классификации б. ВУГИ). Однако они могут успешно работать на пластах с углом падения до 35°.

Оградительно-поддерживающие крепи наиболее эффективно ра­ботают в условиях легкообрушающихся неустойчивых пород, а также легкообрушающихся пород средней устойчивости на пологих пла­стах мощностью 1,8—3 м. Основным их достоинством является не­большая ширина полосы поддерживаемых пород кровли в призабойном пространстве, что при легкообрушающихся породах уменьшает нагрузку на крепь, облегчает ее приспосабливаемость к различным неровностям. Недостатком этих крепей является сравнительно малое рабочее пространство, в связи с чем затруднено размещение в нем оборудования и перемещения людей.

Поддерживающе-оградительные крепи могут работать на поло­гих пластах мощностью от 1,5 до 3,2м при легкообрушающихся породах средней устойчивости. Оградительные крепи пока широкого распространения не получили, хотя имеются положительные резуль­таты их применения при разработке пологих мощных пластов.

Основной структурной единицей механизированной крепи является линейная секция, которая сохраняет свою целостность при передвижении и состоит из верхнего перекрытия, гидравлических стоек (одной или нескольких), основания (или нижних опорных элементов) и гидродомкрата передвижения (одного или двух).

Секции механизированных крепей могут быть одностоечными, рамными и кустовыми. В зависимости от числа рядов стоек они могут быть однорядными, двухрядными и трехрядными (рис. 4.4).

Одностоечные секции применяют в оградительно-поддержива­ющих крепях. В поддерживающих крепях их не используют из-за неустойчивого положения верхняка и недостаточного вентиляцион­ного сечения. Секции рамного типа применяют в поддерживающих крепях, предназначенных для пластов тонких и средней мощности. Наиболее простыми и распространенными являются рамные двухстоечные секции. В последнее время получают распространение кост­ровые секции, имеющие повышенную боковую устойчивость, обеспе­чивающие большую скорость крепления за счет увеличения шага установки и обладающие усиленным рабочим сопротивлением по обрезному ряду стоек.

Рис. 4.4. Принципиальные схемы секций механизированных крепей:

1 — перекрытие; 2 — стойки; 3 — основания

 

Основными схемами передвижения современных механизирован­ных крепей являются:

последовательная с передвижкой секций вслед за комбайном и последующей фронтальной передвижкой конвейера одновременно по всей длине лавы;

последовательная с передвижением секций непосредственно за проходом комбайна или с отставанием от него за участком изгиба конвейера и с передвижением конвейера «волной» вслед за комбайном;

последовательная, при которой четные секции передвигаются за проходом комбайна, а нечетные — с отставанием от него за участ­ком изгиба конвейера;

последовательная с передвижением одной секции комплекта за проходом комбайна, а второй — за участком изгиба конвейера;

последовательная в условиях крутых пластов, при которой за комбайном передвигаются основные секции (четные), а вспомогатель­ные передвигаются блоками после выемки угля и спуска комбайна;

одновременная с передвижением в лаве каждой третьей, четвер­той и т. д. секций при струговой выемке.

При струговой выемке забой перемещается непрерывно, а пере­мещение секций на величину шага передвижения может быть осу­ществлено только после подвигания забоя по всему фронту на эту же величину. Если в начале ширина незакрепленного по всей длине лавы призабойного пространства (расстояние от перекрытия крепи до забоя) равна а', то перед передвижением секций эта ширина уве­личится на шаг передвижки t и обнажение кровли достигнет такой величины, которое можно допустить лишь при особо устойчивых породах кровли.

Рис 4.5. Варианты схем передвижения секций при струговой выемке:

а — линейная; б •—» шахматная; в — групповая диагональная («елочкой»)

В связи с этим при струговой выемке более рацио­нальными являются шахматная и групповая диагональная схемы передвижения секций крепи (рис. 4.5). При шахматной схеме максимальная ширина незакрепленной кровли по всей длине лавы

(4.1)

а при групповой диагональной схеме

(4.2)

где n_сек — число секций в группе.

Наибольшее распространение механизированные крепи получили на пластах с углами падения до 15° мощностью 1,1—3,2м.

При применении механизированных крепей основным способом управления горным давлением является полное обрушение пород кровли. В настоящее время ведутся работы но созданию крепей для работы с полной закладкой выработанного пространства.

Большинство моделей механизированных крепей поддержива­ющего типа являются агрегатными или комплектными. Крепи огради­тельно-поддерживающего, поддерживающе-оградительнго и огра­дительного типов являются только агрегатными.

Агрегатные механизированные крепи сравнительно легкоуправ­ляемы, могут быть автоматизированы, однако их эксплуатация за­трудняется при наличии даже небольших горно-геологических нару­шений. В этих условиях более маневренными являются комплектные крепи. В то же время управление комплектными крепями сложнее, а автоматизация их сильно затруднена из-за отсутствия общей взаимо­связи между секциями по длине лавы. Таким образом, на пластах с выдержанной гипсометрией целесообразнее использовать агрегат­ные крепи, а при наличии геологических нарушений — комплект­ные.

Технологические характеристики механизированных крепей для пологих пластов приведены в табл. 4.4.

Условия работы механизированной крепи на крутых и наклон­ных пластах существенно отличаются от условий пологих пластов. При подвигании лав по простиранию крепь и весь выемочный ком­плекс сползают по падению пласта, под влиянием гравитационных сил и сдвижения вмещающих пород, особенно пород нижних слоев кровли. Чтобы предотвратить сползание крепи и возможное при этом опрокидывание секций, секции и другие машины увязывают в единую кинематическую систему и производят передвижение сек­ций с активным подпором.

Выбор типа механизированной крепи определяется в основном строением и устойчивостью пород непосредственной кровли, а также мощностью и углом падения пласта. Крепи оградительно-поддержи­вающего типа, контактирующие с кровлей только козырьком, имеют недостаточную боковую устойчивость уже на пластах с углом паде­ния около 18°. Поэтому на крутых пластах целесообразно применять поддерживающе-оградительные (при слабых породах кровли) или поддерживающие крепи (при породах кровли средней устойчивости и при уменьшении мощности пласта).

На крутых пластах могут применяться как комплектные, так и агрегатные крепи. При этом целесообразно производить выемку угля снизу вверх и секции крепи передвигать последовательно.

Один из способов передвижения крепи по простиранию, компен­сирующий сползание по падению, представлен на рис. 4.6. Крепь, состоящая из оснований 1 и 1', перекрытий 2 и 2', гидроопор дву­стороннего действия 3 и 3', снабжена укосными (диагональными) стойками 4 и 4', 5 и 5', шарнирно соединенными с основаниями од­них и верхняками соседних секций крепи. Укосные стойки позво­ляют компенсировать сползание крепи по падению пласта, обеспечи­вают преодоление нарушений в кровле и почве пласта в нормальном технологическом режиме, удерживают секции от опрокидывания по падению пласта, позволяют изменять длину крепи за счет изменения межсекционных зазоров. Компенсация сползания секций по паде­нию производится путем опускания секции I, стопорения гидро­стойки 3 и включения на распор укосных гидростоек 4 и 5. Секция I при этом подвигается по восстанию, после чего распирается гидро­стойка 3. Таким же образом подвигаются по восстанию остальные секции.

В настоящее время разработан ряд механизированных крепей для наклонных и крутых тонких и мощных пластов, вынимаемых как по простиранию, так и по падению, с полным обрушением и полной закладкой. Технологические характеристики некоторых из них приведены в табл. 4.5.

 

Рис. 4.6. Механизированная крепь для крутых пластов с универсальной управляемостью при помощи укосных стоек

 

Таблица IV.4.

Показатели	IMKC	«Донбасс»	МК-97К	М-87ДН	М-87Э	М-87ДГА	М-87А	IMKM	2МК8	Т-13К	2М-818	ОКП-70	КТУ-2МЭ ' -	AMC
Высота крепи, мм: минимальная максимальная	1100 1900	500*	500*	I 800 1992	840*	1040 1992	1005 1950		1350 2200	1750*	1625*6	2350 3500		2000, 30OQ
		560 990*	630 990*		940 1410*					2500*	2345*8
Рабочее сопротивление, тс: стойки секции (комплекта)		30 '18O	40 160	65 130		65 130	65 130	61,5 123	50 100					80 160
Начальный распор, тс; стойки секции		18,5 111	24,2 96,8	28 60**	24 48	30 60	30 60	23 46	32 64	40,2	32 64	40,2
Рабочее сопротивление крепи, тс: на 1 м2 поддерживаемой пло­щади кровли на 1 м посадочного ряда	—	38 89	29,4*» 27,3 50	36 68	37,4 68	36 08	36 68	40 56	35 46,5		44 64		—	40 66,5
Среднее удельное давление, КГС/СМ2; на кровлю на почву	12 15	2,5*а 12,5*2	10 32	—	15 27		15 30	8 11	8 8	5,4 7,5	4,8 27,5	5,5 8	1,6	4,5 10
Шаг установки секций по длине лавы, и		1,35	1,6	0,95	0,95	0,95	0,95	1,1	1Д	1,1		1,1	1,5	1,2
Коэффициент затяжки кровли Шаг передвижки крепи, м Проходное сечение для струи воздуха при минимальной ши­рине призабойного простран­ства, м2: на пластах минимальной об­служиваемой мощности на пластах максимальной обслуживаемой мощности	0,73 0,65	0,83 0,8 1,56 2,5	0,55 0,63; 08 1,41 3,4	0,85 0,63 1,7 2,7	0,85 0,63 1,8 4,4	0,85 0,63 2,6 4,6	0,85 0,63 2,82 4,6	0,95 063 2,2 3,86	0,95 0,63 2,7 4,4	0,95 0,63 2,7 3,4	0,95 0,63 3,54 6,32	0,95 0,75 ЗД 5,1	0,5 2,3 2,3	0,9 0,63 •4,3 6,2
Средняя металлоемкость крепи на 1 м длины лавы, т/м	1,4	1,82*	1,15*	1,84	2,37	2,80	2,86	3,1	3,4,	2,8	3,88		2,74	4,5
		1,94	1,23
Длина комплекга крепи, м								80, 100	60,80		60,90		50, 60,

* Числитель—первый типоразмер; знаменатель—второй типоразмер.!• Числитель—заднее основание, знаменатель—переднее основание. *• Числитель—при захвате выемочной машины 0,65 м, знаменатель—0,8 м, " Числитель—I ступень раздвижности, знаменатель—II ступень раздвижности. *«Числитель—без винтовых приставок, знаменатель—с винтовыми приставками.

 

В зависимости от направления подвигания работ (по падению, простиранию), мощности пласта и способа управления кровлей к механизированным крепям предъявляются различные технические требования.

При работе крепей по простиранию должны обеспечиваться: полная защита призабойного пространства от попадания обрушен­ных пород из кровли пласта, со стороны выработанного простран­ства действующего столба; управление кровлей способом полного обрушения и закладки; фронтальная или последовательная пере­движка секций снизу вверх; приспосабливаемость к изменению длины забоев и к гипсометриии пласта; демонтаж и монтаж узлов без длительной остановки работ по выемке угля.

 

Таблица 4.5

 

Показатели	1АНЩ	2КГД	MKT	АЩ
Высота крепи, м: минимальная максимальная
Рабочее сопротивление, тс; стойки секции		50,3 100,6		19,6*^2/ 125 39,2*^2/ 250
Начальный распор, тс; стойки секции	13,5			15,7*^2/ 10 31,4*^2 / 20
Рабочее сопротивление крепи, тс: на 1 м^2 поддерживаемой площади кровли на 1 м посадочного ряда		34,8	25,6	12,8*^2/ 8,2   19,6*^2/ 12,5
Среднее удельное давление, кгс/см^2; на кровлю на почву	4,3 4,9	0,91* / 49 7,1	4,1 6,2	2,8-3,9 2,8-3,5
Шаг установки секций по длине лавы, м	1,3	0,95	0,2
Коэффициент затяжки кровли	0,8	0,58	0,75-0,9	0,4
Шаг передвижки крепи, м	0,2-0,6	0,8	0,8	0,7
Проходное сечение для струи воздуха при мини­мальной ширине призабойного пространства, м^2: на пластах минималь­ной обслуживаемой мощности на пластах максималь­ной обслуживаемой мощности	1,04   1,89	1,85   3,12	1,4	1,8   3,2
Средняя металлоемкость крепи на 1 м длины ла­вы, т/м	1,25	1,38	1,94
Длина комплекта крепи, м

* Числитель—перекрытие, знаменатель—стойки.

*² Числитель—1 ступень раздвижности, знаменатель—2 ступень раздвижности.

Опрокидывание секций по падению пласта должно предотвра­щаться как за счет собственной устойчивости конструкции секции, так и за счет внешних связей.

При выемке угля комбайнами шаг передвижки крепи должен соответствовать ширине захвата выемочной машины.

Важное значение имеет выбор силовых параметров крепи, кото­рые зависят от свойств и структуры пород кровли. Чем выше устой­чивость кровли, тем выше должно быть номинальное сопротивление крепи. Если для крепей, применяемых при кровлях неустойчивых и средней устойчивости, номинальное сопротивление должно быть 20—35 тс/м², то при устойчивых и тяжелых кровлях оно достигает. 50—65 тс/м².

Для предотвращения значительных расслоений пород кровли начальный распор должен изменяться от 50 до 70% от номинального сопротивления крепи. В отличие от крепей для пологих пластов, на крутых пластах ограждение должно рассчитываться на нагрузку 10—15 тс/м², причем оно должно быть сплошным.

Механизированные крепи комплексов монтажного слоя в зави­симости от устойчивости пород кровли могут быть: поддерживающе-оградительного типа для пластов с кровлей неустойчивой или средней устойчивости и поддерживающего типа (2—4-стоечная крепь) — для устойчивой кровли. Особенностью применения таких крепей является необходимость создания места для размещения машины переплетения полос.

При управлении кровлей полной закладкой рабочее сопротивле­ние крепи в зависимости от условий взаимодействия системы крепь— боковые породы— закладочный массив принимается от 15 до 35 тс/м². Закладка выработанного пространства может производиться как гидравлическим, так и пневматическим способом.

На выбор типа механизированной крепи для крутых пластов большое влияние оказывает мощность пласта. На пластах мощностью 1,3—2,5м целесообразно применять крепи поддерживающего типа с шириной поддерживаемого пространства не более 3—3,5 м, на пластах мощностью 2—3,5м — крепи поддерживающе-оградительного типа с шириной поддерживаемого пространства не более 2— 2,5м.

Передвижение механизированных крепей по простиранию на крутых пластах может производиться путем: последовательного передвижения секций подтягиванием их к предварительно передви­нутой базе крепи; передвижением секций отталкиванием передви­гаемой секции от соседних.

В связи с тем что кровля большинства крутых пластов неустой­чива и не допускает обнажений свыше 3—5 м², более рационально последовательное передвижение секций крепи с минимальным от­ставанием от выемочной машины.

Расстояние от забоя до первого ряда стоек складывается из размеров комбайна и допустимого отставания передних торцов кон­солей (козырьков) от забоя. Расстояние от забоя до передней кромки перекрытия при неустойчивых породах кровли должно быть не более 0,2 м, при кровлях средней устойчивости — 0,25—0,3 м и при устойчивых кровлях — 0,8 м.

Эффективность работы механизированных крепей на крутых пластах зависит также от обоснованного выбора типа перекрытий и оснований. При неустойчивых породах применение длинного жест­кого верхняка приводит к необходимости многократно прилагать нагрузки к породам кровли. Это снижает устойчивость кровли и ухудшает условия работы крепи. При устойчивых породах кровли допускается применение жестких верхняков.

Способы передвижения выпускаемых в настоящее время механи­зированных крепей для крутого падения: к базе конвейера, с опорой на соседнюю секцию к направляющей струга и к базовой балке.

При разработке крутых пластов одним из перспективных направ­лений комплексной механизации является применение щитовых комплексов и агрегатов с щитовой оградительно-поддерживающей крепью, работающих по падению пласта.

Основные преимущества такой выемки: безопасные условия при разработке пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа; небольшая длина очистного забоя, позволяющая применять щитовые крепи при наличии геологических нарушений; совпадение направле­ния действия собственного веса щита и давления обрушаемых пород с направлением подвигания забоя, что облегчает условия работы крепи.

На пластах мощностью 1,4—2,2м с углом падения 46—90° используются щитовые агрегаты АЩ, имеющие крепь в виде двухстоечных секций, соединенных между собой цепями. На секции крепи укладывают накатник, над которым принудительным обруше­нием образуют породную подушку, смягчающую возможные удары обрушающихся пород. Высота породной подушки должна быть не менее полутора-двухкратной мощности пласта. Накатник во время монтажа агрегата привязывают к секциям крепи. Для предотвра­щения просыпания породы в призабойное пространство со стороны кровли и почвы предусмотрены фартуки. Агрегат передвигается под действием собственного веса и веса вышележащих обрушенных пород после постепенной разгрузки гидростоек от давления. Гидростойки разгружаются одновременно по всей длине, что создает хотя и крат­ковременные, но значительные по площади обнажения пород кровли. Это неблагоприятно сказывается на их устойчивости

Иной принцип передвижения секций заложен в щитовых крепях АНЩ, предназначенных для пластов мощностью 0,7—1,2 м с углом падения 40—90°. Опускание щитовых крепей осуществляется путем принудительного подтягивания их к струго-конвейеру. Особен­ностью такой крепи является то, что ее секции опираются на забой не у почвы пласта, а в его середине через маятниковые опоры, пере­ходящие через балку струго-конвейера. Перед посадкой крепи направляющая балка струго-конвейера выдвигается в крайнее по­ложение к забою и закрепляется с помощью посадочных стоек и затем к ней подтягиваются одновременно по всему забою секции крепи.

Одновременное передвижение крепи по всему забою может при­меняться при устойчивых кровлях. Для пластов с кровлей ниже средней устойчивости предназначены щитовые агрегаты АДК с по­секционным передвижением крепи. Каждая секция такого агрегата соединяется с балкой струго-конвейера гидродомкратом и подтяги­вается к нему после выемки угля на 0,2—0,4 м. Передвижение начинается с базового комплекта секций, располо­женного в средней части забоя.

 

 

Щитовые крепи

 

В щитовых крепях заложена идея исполь­зования веса крепи и обрушенных пород для ее передвижения. Принципиальная схема работы щита при разработке кру­того мощного пласта показана на рис. 4.7.