Общие конструктивно-технологические особенности
ПОЛОГОНАКЛОННЫХ ПЛАСТОВ
ДАВЛЕНИЕМ В ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТКАХ ТОНКИХ
ПРОЦЕССЫ МЕХАНИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ
Лекция 14
Механизированное управление горным давлением в очистной выработке заключается в совмещенном во времени выполнении процессов крепления и управления кровлей, обеспечивающих поддержания рабочего пространства для размещения выемочной и транспортной машин, а также безопасного выполнения операций технологического цикла. Функционально этот процесс осуществляется горной машиной - механизированной крепью. Конструкции механизированных крепей для очистных выработок весьма различны.
При выемке угольных пластов наибольшее распространение получили механизированные распорные гидрофицированные крепи, состоящие из линейных и концевых секций, устанавливаемых соответственно в лаве и на ее концевых участках. В комплект механизированных крепей могут также входить крепи сопряжения.
Линейные секции механизированной крепи состоят из конструктивно увязанных основных сборочных единиц: перекрытия, основания, гидравлических стоек и гидравлических домкратов передвижки.
Основные классификационные конструктивно-технологические признаки механизированных крепей (далее MK):
- кинематическая связь секций с базой и величина шага их передвижки;
- количество гидравлических стоек, их рабочее сопротивление и схема размещения в секции;
- конструкции перекрытия и основания;
- характер взаимодействия с боковыми породами в рабочем состоянии и при передвижке секций;
- шаг установки секций.
По кинематической связи гидродомкратов с базой передвижки секций MK различаются на агрегатированные, когда домкраты их передвижки соединены непосредственно с базой (скребковым конвейером), и комплектные, когда эти домкраты соединены между перекрытиями или основаниями секций (полусекций) крепи. В первом варианте перемещения линейных секций крепи и рештач-ного става скребкового конвейера взаимосвязаны, во втором независимы и секции крепи перемещаются с опорой на рядом стоящие (рис. 14.1), где 1 - основание; 2 - перекрытие (верхняк); 3 - гидростойка; 4 - гидродомкрат передвижки; 5 - тяга; 6 - буфер; 7 -став скребкового конвейера; точки подсоединения домкрата передвижки соответственно к основанию секций (С), тяге (T), конвейеру (К), верхнякам полусекций (P и P") и буферу (В).
|
По количеству гидравлических стоек в секции с одинарной или двойной раздвижностями, обеспечивающих распор основания и перекрытия между почвой и кровлей, наибольшее распространение получили дву- и четырехстоечные MK (рис. 14.2), с наклоном стоек в сторону очистного забоя (см. рис. 14.2, б) и четырехстоечные - в противоположные стороны (см. рис. 14.2, г), а также без наклона, перпендикулярно плоскости пласта соответственно рисунки 14.2,а и 14.2, г. Различные схемы размещения стоек в секциях MK определяются особенностями их силового взаимодействия с боковыми породами при соответствующем направлении выемки пласта.
Перекрытия секций механизированных крепей состоит из поддерживающей и оградительной частей, включая и межсекционные перекрытия. Поддерживающая часть перекрытия совместно с ее консолью (козырьком) в пределах ширины призабойного пространства контактирует с необрушенным нижним слоем кровли, оградительная - с обрушенными породами. Основание секций крепи, контактируя с почвой пласта, в совокупности с гидравлическими стойками и перекрытием создают несущую податливо-силовую конструкцию, взаимодействующую со сближающимися боковыми породами.
По характеру взаимодействия с боковыми породами MK, используемые при выемке угольных пластов по простиранию, подразделяются на соответствующие типы (рис. 14.3). Принцип определения этих типов MK заключается в сопоставлении величин проекций на плоскость пласта длины поддерживающей (1'п) и оградительной (V0) ее частей.
|
|
При l’n, l’0 =0 (см. рис. 14.3, а) имеет место MK поддерживающего; l’n > l0 (см. рис. 14.3, б) - под-держивающе-оградительного; l0 > l’n (см. рис. 14.3, в) - оградительного-поддерживающего и l’n =0, V l0 (см. рис. 14.3, г)-оградительного типов.
Рисунок 14.3 — Схемы к определению типов механизированных крепей по их взаимодействию с боковыми породами в рабочем состоянии при выемке пласта по простиранию: а — поддерживающего; б - поддерживающе-оградительного; в - оградительно-поддерживающего; 2 - оградительного
Типы MK по взаимодействию с боковыми породами в рабочем состоянии, используемые при выемке чаще наклонных, крутонаклонных и крутых угольных пластов по падению, определяются по сопоставлению величин проекций длины ее поддерживающей части (l’n) и нормальной мощности пласта (т') на горизонтальную плоскость (рис. 14.4). При l’n >т' имеет место MK поддерживающе-оградительного; l’n <т' - оградительно-поддерживающего и l’n =0, т'= т - оградительного типов.
По взаимодействию с боковыми породами MK при передвижке ее секций подразделяются на перемещающиеся с потерей и без потери контакта с кровлей или почвой (рис. 14.5).
Усилие, развиваемое домкратами на передвижку секции (полусекции) крепи (см. рис. 14.5) Рg, зависит от ее массы Qc, коэффициента сопротивления движению стальной поверхности по породе ксп, а также пассивного Νnn и активного Ναn подпоров. При потере контакта перекрытия с кровлей и образовании между ними зазора ΔZk (см. рис. 14.5, а), для обеспечения перемещения секции крепи при отсутствии вдавливания ее основания в почву сохраняться условие:
аналогично - при зазоре основания с почвой ΔZк (см. рис. 14.5, б)
без потери контакта с кровлей и почвой, но с подпором (см. рис. 16.5, в)
|
|
Консольные части перекрытий (козырьки) секций MK различаются пассивного и активного действий на кровлю в пределах бессточного приза-бойного пространства лавы (рис. 14.6). Конструкции основной части перекрытий, как правило, жесткие.
Рисунок 14.6-Схемы конструкций консольных частей (козырьков) секций
механизированной крепи: а - жесткой; б-рессорной (пассивной); в, г и д - с
прижимом домкратами, установленными соответственно параллельно,
перпендикулярно и наклонно к плоскости пласта; е и ж - соответственно
рычажного и клинового типов (активные)
Основания секций MK по конфигурации площади их соприкосновения с почвой различаются сплошные (см. рис. 14.1, а), прерывные (см. рис. 14.1, в) и полупрерывные (см. рис. 14.1, б).
Ограждения секций MK, предотвращающие попадание обрушенных пород в рабочее пространство со стороны выработанного конструктивно прежде всего зависит от шаге передвижки MK, угла наклона очистной выработки, а также типоразмера крепи и характера ее взаимодействия с боковыми породами (рис. 14.7).
Межсекционные перекрытия могут отсутствовать или быть представлены нерегулируемыми (пассивными) и регулируемыми (активными) зазор между секциями (рис. 14.8).
Заданное направление перемещения MK в зависимости от ее типа обеспечивается различными конструкциями направляющих, устанавливаемыми между основаниями рядом стоящих секций (рис. 14.9), где 1 - основания секций; 2 - гидростойки; 3 - направляющие; 4 - домкраты передвижки секции и скребкового конвейера 5; 6 - домкраты передвижки секций и прижима стругового конвейера 7; 8 и 9 - прижимные устройства соответственно роликового и буферного типов; 10 - места закрепления домкратов и направляющих к конвейеру.
Рисунок 14.7'- Схемы типов ограждений секций механизированных крепей (вид сбоку): а - подвесного; б - створчатого; в - желобообразного; г - П-образного коробчатого
Рисунок 14.8 - Схемы конструкций межсекционных перекрытий, устраняющих зазор между ними: а и б- нерегулируемые соответственно без бортов и с бортами; в -регулируемые: 1 - верхняк; 2 - стойка; 3 - борт; 4 - подвижный фартук с домкратами 5 его перемещения
Общие виды секций некоторых MK отечественного производства, применяемых при выемке тонких и средней мощности пологонаклонных угольных пластах, представлены на рисунках 14.10, 14.11, а основные их технические характеристики - в таблице 14.1 (по данным проспектов).
|
Разнообразие типоразмеров MK обусловлено различными условиями залегания угольных пластов и структурно-прочностными свойствами вмещающих их пород.
Рисунок 14.11 - Общие виды секций механизированных крепей типов-а -ДМ; б - КД-90; в - КД-80м, г - IMKC
Таблица 14.1 - Основные технические характеристики механизированных
крепей
Механизированная крепь | Обслуживаемая мощность пласта, м | Предельный угол падения пласта (град) при выемке | Секция крепи | ||||||||
название | типоразмер | I | удельное давление на кровлю поддерживающей части, кН/м | габариты, мм | шаг, м | Масса, т | |||||
по простиранию | по падению, восст. нию | высота, ппп/тах | ширина | длина | установки | передвижки - | |||||
7 | |||||||||||
МК-98Д | 0,8-1,1 | 20- 10 | 560/1060 | 1,6 | 0,8 | 3,1 | |||||
0,95-1,3 | 640/1300 | 3,2 | |||||||||
МК-98 | 0,7-1,0 | 20- 10 | 560/1080 | 1,6 | 0,8 | 2,27-2,32 | |||||
0,85-1,1 | 630/1150 | 2,3- 2,32 | |||||||||
0,85-1,25 | 630/1290 | 2,35-2,37 | |||||||||
КГВ | 05- 0,7 | 25- 8 | 450/760 | 1,3-1,6 | 0,8 | 0,97 | |||||
0,6-0,9 | 550/1000 | 0,985 | |||||||||
0,7-1,1 | 650/1200 | 1,0 | |||||||||
1М-103М | 0,71-0,95 | 35- 10 | 500/904 | 1,2 | 0,8 | 7,2 | |||||
0,85-1,2 | 630/1030 | ||||||||||
МК-200 | - | 0,9-1,5 | 25 10 | 750/1450 | - | 1,5 | 0,8 | 3,7 | |||
МК-250 | - | 1,1- 2,5 | 25- 10 | 850/2500 | - | 1,5 | 0,63-0,8 | 9,5 | |||
М-87УМН | 1,05-1,4 | 800/1440 | 0,95 | 0,63 | 2,0 | ||||||
1,25-1,95 | 1000/1340 | 2,23 | |||||||||
1М-88 | - | 1,0-1,3 | 15 - 10 | 710/1340 | 0,95 | 0,63 | 1,84 | ||||
Продолжение таблицы 14.1
МТ-1,5 | 1,1-1,5 | 23- 8 | 835/1510 | 1,5 | 0,63 | 5,76 | ||||
1,35-2,0 | 900-2010 | |||||||||
КД-80 | 0,85-1,2 | 35- 10 | 560/1065 | 1,35 | 0,8 | 5,9 | ||||
U-1,5 | 650/1315 | 6,2 | ||||||||
КД-80М | 0,85- 1,2 | 35- 10 | 590/1063 | 1,35 | 0,80 | 5,9 | ||||
U-1,5 | 650/1312 | 6,2 | ||||||||
КД-90 | 0,8-1,25 | 35- 10 | 560/1160 | 1,5 | 0,8 | 7,2 | ||||
U-1,5 | 710/1420 | 7,7 | ||||||||
1,35-2,0 | 1000/2000 | 7,7 | ||||||||
КД-90Т | 1,1-1,5 | 35- 10 | 750/1410 | 1,5 | 0,8 | 9,0 | ||||
1,35-2,0 | 1000-1950 | 9,6 | ||||||||
ДМ | 0,85-1,5 | 35- 10 | 610/1500 | 1,5 | 0,63-0,7 | 7,4 | ||||
0,95-1,75 | 730/1750 | 7,7 | ||||||||
ДТ | I | 1,1-1,8 | 35- 10 | 880/1800 | - | 1,5 | 0,63 | 9,6 | ||
1,45- 2,5 | 1175/2500 | 10,1 | ||||||||
КДД | 1,0-1,6 | 740/ 1600 | - | 1,5 | 0,63 | 7,9 | ||||
1,35- 2,4 | 1115/2400 | 1,5 | 8,6 |
В России выпускаются поддерживающе-оградительные (щитовые) универсальные MK [34], которые применимы для условий шахт Украины (табл. 14.2) с шагом их установки 1,5 м.
Таблица 14.2 - Краткая характеристика универсальных щитовых механизированных крепей
Удельное | Удельное | |||||
Высота, мм: | сопротив- | давление на | Масса, т | |||
Тип | Конструкция | минимальная максимальная | ление на 1 м длины лавы, кН/м | почву (не более), МПа | ||
КС | двустоечная, однорядная | 630 1320 | 1976-2150 | 1,5 | 8,1 | |
2KCT | двустоечная, однорядная | 700 1520 | 2500-2850 | 2,4 | 8,7 | |
2KTK | Четырехстоечная, двурядная | 630 1320 | 1,5 | 8,9 |
Примечание. С и К - соответственно для стругового и комбайнового способов выемки угля.