Классификация механических крепей.

Все механизированные крепи по основным функциональным критериям и их взаимодействию с боковыми породами можно разделить на оградительные, поддерживающие и оградительно-поддерживающие. В оградительно-поддерживающих крепях возможно преобладание поддерживающей части (тогда эти крепи называются поддерживающе-оградительными) или, наоборот, оградительной (оградительно-поддерживающие крепи), Соотношение этих функций можно установить величиной проекции поддерживающих и оградительных элементов на плоскость почвы пласта. Оградительные крепи (рис. 22.2, а) имеют одну основную функцию — ограждение рабочего пространства лавы от проникновения в него обрушенных пород кровли. Эти крепи не имеют элементов для поддержания кровли (L = 0).Конструктивно они наиболее просты и наименее металлоемки, но имеют ограниченную область применения. Они не исключают проникновения в рабочее пространство пород кровли, обрушающихся по линии забоя пласта. В СССР применяется только один тип оградительной крепи — КТУ (на шахтах Кузбасса в 12—15 лавах) при слоевой выемке мощных (6—15 м) пологих пластов для отработки нижнего слоя мощностью 2,4—2,7 м.

Секция оградительной крепи КТУ состоит из основания, гидродомкрата 2 для передвижения крепи и конвейера, двух стоек 3 и ограждающего щитового перекрытия 4.

Поддерживающие крепи (рис. 22.2, б) выполняют две основные функции: управление горным давлением и поддержание кровли в рабочем пространстве лавы. Секции крепи этого типа имеют основание (или другие опорные элементы), от двух до шести гидравлических стоек 2, один или два гидродомкрата передвижения, верхнее перекрытие 4 (L_п значительно по величине) и оградительный элемент, выполненный в виде вертикально расположенного щитка 5.

Основное преимущество поддерживающих крепей заключается в том, что они сохраняют устойчивость пород кровли над рабочим пространством и обеспечивают управление горным давлением способом полного обрушения за поддерживающей частью крепи. Поддерживающие крепи получили широкое применение на пластах мощностью менее 1,8 м («Донбасс», МК97, МЮЗ, М87УМ и др.).

Оградительно-поддерживающие крепи (рис. 22.2, в) выполняют все три функции: управление горным давлением, поддержание кровли в рабочем пространстве и ограждение его от проникновения обрушающихся пород кровли. Оградительный элемент преобладает над поддерживающим. Крепи этого типа (ОКП и др.) получили широкое распространение в нашей стране и применяются при разработке пологих пластов мощностью 1,8— 3,5 м (ОКП) с легкообрушающимися породами кровли.

Секция оградительно-поддерживающей крепи состоит из основания 1, четырехзвенника 2, щитового перекрытия 3 (оградительный элемент), козырька 4 (поддерживающий элемент), одной наклонной гидростойки 5 и гидродомкрата передвижения 6.; Основным преимуществом крепей этого типа является небольшая: ширина полосы поддерживаемых пород кровли в призабойном пространстве (Ь_п), что уменьшает нагрузку на крепь, позволяет увеличить ширину секции крепи и улучшить ее устойчивость. Недостатком является сравнительно малое рабочее пространство, что затрудняет размещение оборудования, перемещение людей и проветривание лавы.

Поддерживающе-оградительные крепи (рис. 22.2, г) выполняют те же функции, что и оградительно-поддерживающие, но поддерживающий элемент у них преобладает над оградительным. Крепи этого типа (1МКМ, МК75, КМ130 и др.) применяются при разработке пологих пластов мощностью 1,4—3,2 м как с легко обрушающимися, так и устойчивыми породами кровли.

Секция крепи 1МКМ, например, состоит из основания, четырехзвенника 2, щитового перекрытия 3 (ограждающий элемент), верхнего перекрытия 4 (поддерживающий элемент), двух гидростоек 5 и гидродомкрата передвижения 6.

Основным преимуществом поддерживающе-оградительных крепей перед оградительно-поддерживающими является большее рабочее пространство, позволяющее более удобно расположить оборудование и обеспечить свободный проход для людей.

По характеру взаимодействия крепи с породами кровли различают крепи теряющие контакт с кровлей при передвижке секций (применяются при устойчивой кровле); передвигаемые без потери контакта с кровлей (с некоторым остаточным подпором, необходимым при неустойчивой кровле); с регулируемым сопротивлением, позволяющим управлять горным давлением и отжимом угля.

По структурной схеме различают крепи комплектные и агрегатные.

Комплектная крепь — это совокупность двух или трех секций, соединенных между собой кинематическими связями и гидродомкратами передвижки. Комплекты не связаны друг с другом и с конвейером. К комплектным относятся, например, крепи МК97, МК98, ШКС.

Комплект крепи МК97 (рис. 22.3) состоит из двух двухстоечных секций 1 и 2, связанных между собой гидродомкратом передвижения 3 двойного действия. Домкрат расположен у кровли пласта. Он осуществляет последовательное передвижение секций, по принципу шагания с отталкиванием их одна от другой. Перед передвижением секции распор с нее снимается и опоры поднимаются вверх. При этом секция 1 повисает на соседней секции 2, которая неподвижно расперта между кровлей и почвой пласта. Далее секция перемещается к забою гидродомкратом и распирается между почвой и кровлей пласта в новом положении. Аналогично осуществляется затем передвижение секции 2.

К преимуществам комплектной крепи следует отнести: возможность преодоления небольших геологических нарушений (сбросы, неровности почвы, изменчивая гипсометрия залегания пласта и т. п.); возможность изменять шаг передвижки крепи, так как крепь не связана с конвейером; свободное перемещение рабочих по почве пласта, которая не загромождена гидродомкратами передвижения, основаниями секций и т. п.; большая маневренность.

Недостатком комплектной крепи является сложность автоматизации ее работы.

Агрегатная крепь — это механизированная крепь, секции которой имеют кинематические связи друг с другом по всей длине лавы, обеспечивающие взаимодействие секций при их передвижении. Агрегатные крепи получили наибольшее применение. К ним относятся крепи «Донбасс», КМ87УМ, 1МКМ, ОКП и др. Работа этих крепей может быть автоматизирована.

По технологическим критериям механизированные крепи можно классифицировать:

а) по способу перемещения всей крепи комплекса — фронтальное сразу по всему фронту забоя (непрерывное или цикличное) и фланговое (волновое перемещение с фланга);

б) по последовательности передвижения секций — последовательное (одна за другой) и линейно-шахматное через одну, что позволяет ускорить почти вдвое время на передвижку секций и благодаря этому увеличить скорость выемки угля комбайном;

в) по способу перемещения секций — скользящее по почве пласта (наиболее распространенный способ), на гусеничном ходу (опытные конструкции), шагающий (крепь МК97 и др.).