Выбор типоразмеров крепи и паспорта крепления

 

В настоящее время индивидуальную крепь применяют при труд­ноуправляемых кровлях, на крутых пластах, весьма тонких пластах и в других сложных горно-геологических условиях. Так как в таких условиях добывается значительное количество угля, роль индиви­дуальной крепи еще велика.

Эффективность применения индивидуальной крепи зависит от правильного выбора паспорта крепления и параметров крепи. Чтобы правильно выбрать типоразмер гидравлических призабойных и по­садочных стоек, необходимо иметь следующие данные:

мощность пласта в пределах выемочного поля т и ее изменение ±Dт;

сближение пород кровли и почвы по всей ширине призабойного пространства;

высоту верхняка с учетом его деформаций;

минимальный запас податливости, необходимый для вывода стойки из-под нагрузки;

паспорт крепления очистного забоя.

Необходимый типоразмер призабойных стоек при металлическом верхняке может быть определен по формулам (рис. 4.20):

(4.5), (4.6)

где L_max — максимальная необходимая длина призабойной стойки, м;

L_min — минимальная допустимая длина призабойной стойки, м;

т — средняя мощность пласта, м;

Dm — максимальные отклонения от средней мощности пласта в пределах выемочного поля, м;

h_В.М — высота металлического верхняка, м;

а_П — коэффициент сближения пород кровли и почвы, 1/м;

l₁ - расстояние от забоя до первого ряда призабойной крепи, м;

l₂ — расстояние от забоя до последнего ряда призабойной крепи, м;

h_раз — запас раздвижности для разгрузки призабойной стойки.

Рис. 4.20. К выбору типоразмера призабойных и посадочных стоек

 

Опускание кровли на расстоянии l от забоя лавы определяется по формуле U = a_Пlt с учетом типа пород кровли.

Для условий Донецкого бассейна опускание кровли для пород I, II и III класса по классификации б. ВУГИ может быть определено соответственно по формулам:

Значения коэффициента а_П для очистных забоев Кузнецкого и Карагандинского бассейнов могут быть приняты соответственно 0,05—0,035 и 0,04—0,02. При этом большие значения коэффициен­тов соответствуют I и частично II классу пород, а меньшие — III классу и частично II классу. Величина запаса раздвижности для разгрузки стоек принимается в зависимости от мощности пласта:

т, м	<0,8 0,81—1,2 >1,2
hраз, м	0,03 0,04 0,05

Для выбора типоразмера посадочных стоек используют урав­нения:

(4.7), (4.8)

где l₃ — расстояние от забоя до начального места установки поса­дочных стоек, м.

Типоразмер верхняков устанавливают в зависимости от вели­чины захвата исполнительного органа узкозахватного комбайна. Захват исполнительного органа комбайна может быть равен длине верхняка, половине его длины и может быть меньше его поло­вины и не кратен длине верх­няка. В зависимости от этого изменяется подход к составле­нию паспорта крепления.

Комбайны с шириной за­хвата, равной длине верхняка, применяют в основном на пла­стах мощностью до 1 м. При этом призабойные стойки уста­навливают прямолинейными рядами по падению (рис. 4.21). В исходном положении кон­вейер придвинут к забою и пер­вую от забоя стойку 1 уста­навливают позади конвейера. Верхняк 2 на 1/3 своей длины располагается от стойки в сто­рону выработанного простран­ства. Число рядов стоек крепи принимают не менее двух и не более четырех в зависимости от ширины поддерживаемого рабо­чего пространства. Расстояние между призабойными стойками в раме принимают равным длине верхняка, а расстояние между рамами изменяется от 0,6 до 1 м в зависимости от свойств пород кровли. С ухуд­шением состояния пород кровли, а также с увеличением мощ­ности пласта плотность крепи должна увеличиваться. Исклю­чительно важное значение имеет закрепление рабочего простран­ства лавы в зоне изгиба забой­ного конвейера. Для этого верхняк 3 консольно навешивают на верхняк 2, чем создается необходимое бесстоечное призабойное пространство.

 

Рис. 4.21. Примерный паспорт кре­пления очистного забоя при длине верхняка, равной величине захвата исполнительного органа комбайна

При захвате исполнительного органа комбайна, равном половине длины верхняка, применяют паспорта крепления как с прямолинейными рядами призабойных стоек (рис. 4.22, а), так и с диагональным (шахматным их расположением (рис. 4.22, б). Стойку 1 крепи устанавливают непосредственно позади забойного конвейера, когда он придвинут к забою. Если стойки расположены прямолинейно по падению, то второй и третий ряды располагают по падению на расстоянии длины верхняка один от другого.

 

Рис. 4.22. Примерный паспорт крепления лавы при длине верхняка, вдвое превышающей величину захвата исполнительного органа комбайна:

а — с прямолинейными рядами призабойных стоек; б — с диагональными рядами призабойных стоек

При первом цикле выемки стойки не устанавливают, и вновь обнажен­ное пространство шириной 0,5 или 0,63 м остается незакрепленным. При втором цикле выемки в зоне изгиба конвейера навешивают верхняк 3, а затем под него ставят стойку 4. Область применения такого паспорта крепления ограничивается устойчивыми породами кровли. Менее жесткие требования к устойчивости кровли предъявляются при диаго­нальном расположении призабойных стоек. Стойки 1 первого ряда крепи устанавливают непосредственно по­зади забойного конвейера. Верхняки 2 закрепляют рабочее пространство над забойным конвейером. Второй ряд стоек 3 крепи расположен на расстоянии по простиранию, равном половине длины верхняка или вели­чине захвата исполнительного органа комбайна. При этом стойки первого, второго и последующих рядов крепи расположены относительно друг друга в шахматном порядке.

Позади комбайна в зоне пере­движения конвейера консольно на­вешивают верхняки 4, закрепляемые в замках шарниров верхняков 5. После передвижения конвейера уста­навливают призабойные стойки 6. После выемки комбайном второй по­лосы консольно навешивают верхняки 7 и после передвижения конвейера устанавливаются стойки 8.

При струговой выемке захват исполнительного органа меньше половины длины верхняка. При очень благоприятных условиях (устойчивой кровле) могут применяться паспорта крепления с пря­молинейным расположением стоек, в основном же рекомендуется применять диагональную схему расположения стоек призабойной крепи (рис. 4.23).

Стойки 1 первого ряда крепи располагают позади забойного конвейера. На расстоянии 0,63 м от них по диагонали располагают стойки 2 второго ряда. Аналогично на расстоянии 0,63 м от второго ряда устанавливают стойки третьего ряда крепи 3. По мере подвигания струговой установки на верхняки 4 навешивают верхняки 5, а в дальнейшем под них устанавливают стойки 6.

 

Рис. 4.23. Примерный паспорт крепления лавы при струговой выемке

 

Значительно сложней решаются вопросы крепления призабойного пространства на крутых пластах. В этих условиях при выемке узкозахватными комбайнами в основном применяют жесткую деревянную крепь, податливость которой обеспечивается за счет смя­тия стойки и верхняка.

Рис. 4.24. Паспорт крепления забоя прп выемке угля узко­захватным комбайном

 

Комплекты крепи на крутом падении устанавливают параллельно забою на расстоянии 0,25—0,35 м от него (рис. 4.24). В зависимости от устойчивости боковых пород комплект состоит обычно из трех, реже из четырех стоек. Комплекты крепи устанавливают, как пра­вило, на расстоянии 0,9 м один от другого по простиранию. Плот­ность призабойной крепи колеблется от 1,5 до 2,7 стоек на 1 м². При слабых боковых породах кровли и почвы последние затягивают всплошную распилами.

Крепление очистного забоя может производиться по двум схемам: по первой схеме крепь возводится после спуска или частично в пе­риод спуска комбайна, а по второй — процесс крепления совме­щается с выемкой угля, крепь возводится при выемке комбайном следующей полосы. В первом случае крепь возводят одновременно в нескольких пунктах по длине лавы. Участки ограждают надежными полками. На каждом участке крепь устанавливают снизу вверх.

Скорость возведения крепи в лаве зависит от мощности пласта, конструкции призабойной крепи и числа крепильщиков. В среднем при мощности пласта 1 м скорость возведения крепи составляет 0,9 м/мин при пяти рабочих и 1,5м/мин при семи. Дальнейшее увеличение числа рабочих значительно снижает производительность их труда из-за стесненности призабойного пространства.

Одной из трудоемких операций при использовании деревянной крепи является доставка лесоматериалов в лаву. Применяют следу­ющие способы их доставки: ручная по желобам и механизированная с помощью скипов или лесодоставочных установок. Желоба, изго­товляемые из дерева или половинок металлических труб диаметром 300 мм и длиной 2 м, подвешивают к стойкам крепи и через каждые 12—14 м устраивают полки.

При доставке леса с помощью скипов их загружают под вентиля­ционным штреком и затем с помощью лебедки опускают к месту разгрузки.

Лесодоставочные установки представляют собой одноцепной бес­конечный конвейер типа экскаватора. На круглозвенной цепи через каждые 3 м закрепляют ковши, в каждый из которых помещают одну стойку или два полка. По мере подвигания очистного забоя установку переносят. Ее производительность 600 стоек в час.