Механизированные крепи

Размещено на http://allbest.ru

Реферат

Механизированные крепи

Введение

крепь механизированный агрегат

Механизированная крепь -- самопередвигающаяся металлическая гидрофицированная крепь очистного забоя, предназначенная для поддержания пород кровли, сохранения очистной выработки в рабочем и безопасном состоянии; обеспечивает механизацию процессов крепления и управления породами кровли, передвижения и удержания става забойного конвейераили базовой балки вместе с выемочной машиной. История создания

Механизированная крепь впервые создана в CCCP, первая конструкция такой крепи предложена советским инженером И. А. Журавлёвым в 1932, промышленные испытания её осуществлены в 1934-35 на руднике "Сулюкта" в Средней Азии. В 1946 был изготовлен и испытан в Кузнецком бассейне первый угледобывающий агрегат "Кузбасс" с механизированной гидрофицированной крепью (конструкции В. И. Воробьёва, Ф. П. Куфарова, Т. Ф. Горбачёва и И. С. Патрушева). Первая серийная механизированная крепь (М87) изготовляется с 1967 (главный конструктор В. К. Смехов).

Основная информация

Гидропривод механизированной крепи включает: насосы постоянной производительности 1, рабочую жидкость, трубопроводы 2, 3, распределительные и регулирующие устройства 4, гидродомкраты передвижения секций 5 и исполнительные органы крепи - гидростойки 6 (рис. 2.4).

Область применения современной механизированной крепи -- очистные забои пологих, наклонных и крутых пластов мощностью от 0,7 до 5 м Могут работать при подвигании очистного забоя по простиранию, восстанию и падению. Основной способ управления кровлей при применении механизированной крепи -- обрушение; имеется опыт закладки выработанного пространства.

Классификация

Рисунок 1. механизированные крепи поддерживающего, поддерживающе-оградительного и оградительного типов

По характеру взаимодействия с боковыми породами

В зависимости от характера взаимодействия с породами кровли механизированные крепи могут быть поддерживающего, поддерживающе-оградительного и оградительного типов(рис.1). Поддерживающая крепь имеет только поддерживающее породы кровли перекрытие;

Поддерживающе-оградительная крепь -- поддерживающие и оградительные элементы, воспринимающие вертикальную нагрузку от пород кровли;

Оградительная крепь -- только оградительный элемент. На современных шахтах наиболее распространены крепи поддерживающе-оградительного типа.

Примером механзированной крепи поддерживающего типа может служить крепь М-87, а оградительно-поддерживающего -- крепь комплекса ОМКТМ (очистной механизированный комплекс «Тула»).

По кинематическим связям

По способу связей секций механизированные крепи делятся на комплектные, агрегатированные и секционные.

У комплектных механизированных крепей две или более секций соединены между собой через гидродомкрат передвижения, при этом каждый комплект не связан с забойным конвейером или базовой балкой, а комплекты -- друг с другом. Передвижение каждого комплекта осуществляется независимо.

У агрегатированных крепей все секции связаны (агрегатированы) со ставом забойного конвейера или базовой балки.

Секционные, не имеющие кинематических связей между собой и с забойным конвейером;

Более маневренными, мобильными, легко заменяемыми, независимыми являются комплектные крепи. Но они менее устойчивы и требуют дополнительных операций по передвижке конвейера.

Механизированные крепи поддерживающего типа являются агрегатными или комплектными. Оградительные, оградительно-поддерживающие и поддерживающе-оградительные крепи являются в основном агрегатными.

По схеме передвижки секций

Фланговая схема - передвижка осуществляется поочередно вслед за подвиганием комбайна;

Фронтальная схема - передвижка осуществляется одновременно по всей длине забоя;

Групповая схема - передвижка секций в «шахматном» порядке, через одну.

Схема передвижки секций зависит как от их конструктивных особенностей, так и от конкретных горно-геологических условий.

По способу передвижения

С резервированием хода на шаг передвижки -- передвигаются к конвейеру, затем передвигают его;

Без резервирования хода -- передвигают конвейер, затем передвигаются к забою.

Основные параметры и технические требования

-угол падения пласта - до 35°.

-ширина секции (шаг установки) - до 1,5м

-коэффициент раздвижности - до 2

-удельное сопротивление крепи - от 500кН/м2

-производительность насосной станции - до 180 л/мин

-рабочее давление - 32 МПа

-состав водомасляной эмульсии (рабочая жидкость): до 5 % эмульсола, до 98% воды

-механизированная передвижка конвейера как вслед за подвиганием комбайна, так и одновременно по всей длине лавы;

-обеспечение свободного прохода для людей шириной не менее 0,7 м и высотой 0,4 м.

Механизированные крепи выполняются с различными системами управления: ручным дистанционным из-под соседней секции, односторонним или двухсторонним; ручным дистанционным с центрального пульта, вынесенного на штрек; автоматическим групповым с передвижкой групп секций в автоматическом режиме; дистанционно-автоматическим с центрального пульта, вынесенного на штрек.

Основной параметр, характеризующий механизированные крепи, -- рабочее сопротивление крепи (в кН) из расчёта на единицу площади поддерживаемого рабочего пространства (м²). Для современных типов механизированной крепи находится в пределах 300-1500 кН/м².

Основные элементы

Механизированная крепь состоит из следующих основных элементов:

- поддерживающие - перекрытие кровли пласта, поддерживающее ее и предотвращающее высыпание пород в призабойном пространстве;

- несущие - гидравлические стойки одинарной или двойной раздвижности;

- опорные - цельное основание секций или опоры несущих гидравлических стоек;

- защитные или оградительные, предотвращающие попадание со стороны выработанного пространства обрушенной породы;

- гидродомкраты передвижки и управления перекрытиями.

Поддерживающие элементы крепи выполнены в виде цельнометаллического перекрытия с рессорными консолями, с выдвижными верхняками и опорами, поддерживающими верхнюю пачку угольного пласта от обрушения. Несущие элементы - гидравлические стойки. Механизированные крепи могут быть одностоечными, рамными и кустовыми. В зависимости от числа рядов стоек они бывают однорядными, двухрядными и трехрядными. На тонких и средней мощности пологих и крутых пластах рекомендуется применять крепи двойной гидравлической раздвижности и постоянного сопротивления. При распоре такой стойки вначале выдвигается первая ступень, затем вторая. В момент распора реакция стоек составляет 100...400 кН. По мере роста внешней нагрузки реакция возрастает до рабочего сопротивления. Давление, при котором срабатывает предохранительный клапан и происходит эффект податливости, составляет около 50 МПа. Предохранительный клапан служит для обеспечения заданного сопротивления стоек сближающимся боковым породам, а также для предохранения основных элементов крепи от перегрузки.

Гидродомкраты механизированных крепей выполняют функции по передвижению секций, базовых элементов, конвейера, выдвижных или подвижных элементов перекрытия и др.

По характеру работы гидродомкраты бывают одностороннего и двустороннего гидравлического действия. По характеру конструкции - одинарной и двойной раздвижности. Наибольшее применение нашли гидродомкраты одинарной раздвижности. Раздвижность гидродомкрата равна ширине захвата выемочной машины или кратна ей.

Особенности механизированных крепей на крутых и наклонных пластах

При подвигании лав по простиранию на крутых и наклонных пластах крепь и весь выемочный комплекс сползают по падению пласта под влиянием гравитационных сил и сдвижения вмещающих пород.

Чтобы предотвратить сползание и опрокидывание секций, их увязывают в единую кинематическую систему и производят передвижение крепи с активным подпором, путем последовательного передвижения секций подтягиванием их к предварительно передвинутой базе крепи с опорой на соседние секции.

При разработке крутых пластов одним из перспективных направлений является применение комплексов и агрегатов с щитовой оградительно-поддерживающей крепью, работающих по падению пласта. Опускание щитовых крепей осуществляется путем принудительного подтягивания их к конвейеростругу. Особенностью такой крепи является то, что ее секции опираются на забой не у почвы пласта, а в его середине через маятниковые опоры, проходящие через балку конвейероструга. Перед посадкой крепи направляющая балка конвейероструга выдвигается в крайнее положение к забою и закрепляется с помощью посадочных стоек, а затем к ней одновременно по всей лаве подтягиваются секции крепи.

Современные механизированные крепи для тонких и средней мощности пластов пологого и крутого падения

В условиях разработки тонких и средней мощности пологих и наклонных пластов применяются крепи поддерживающего и поддерживающе-оградительного типа.

Крепь 1М103 (рис. 3) - поддерживающего типа и агрегатирована с конвейером. Она состоит из четырехстоечных секций (2+2) со стойками 3 двойной раздвижности постоянного сопротивления, каждая из которых через жесткую балку 2 соединена со ставом конвейера и состоит из задней части перекрытия 5, опирающейся на две стойки посадочного ряда, средней части 4 с опорой на забойный ряд стоек и двух призабойных консолей 1, поддерживаемых своими гидропатронами.

Рисунок 3 - Крепь 1М103

Мощность обслуживаемых пластов 0,7...1,0 м. Крепь предназначена для работы в условиях категории пород кровли по устойчивости нижнего слоя не менее Б3 (работает с постоянным подпором), по обрушаемости до А3 включительно, по устойчивости почвы П3.

Соседние секции крепи 1М103 попарно соединены друг с другом у оснований с помощью направляющей трубы, что позволяет применять крепь при углах падения пластов до 35°.

Достоинства крепи заключаются в возможности двухстороннего дистанционного управления передвижкой секций из-под соседних секций и высокий начальный распор (до 600 кН).

В исходном положении (до прохода комбайна) основания секций оттянуты от забоя на ширину захвата (0,8 м), крепь готова к передвижке к забою после прохода комбайна. Передвижку секции крепи производят обычно последовательно (при скорости комбайна до 2,5 м/мин), возможна передвижка через одну (при большей скорости выемки) с последующим подтягиванием остальных непередвинутых секций.

Рисунок 4 крепь Донбасс-90

Крепь “Донбасс-90” - поддерживающе-оградительного типа (рис. 4), соединена с забойным конвейером гидродомкратом передвижки. Крепь применяется при мощности пласта 0,8...1,2 м при углах падения до 35°. Секция крепи состоит из четырех гидростоек двойной раздвижности, постоянного сопротивления, жесткого основания, верхнего и оградительного перекрытия. Конструкция крепи предусматривает возможность передвижки с активным подпором или с отрывом перекрытия от кровли. К передней консоли перекрытия шарнирно подвешены рессорные верхняки, поджимаемые к кровле передней парой гидростоек через промежуточные рычаги. Задняя консоль перекрытия связана с оградительным перекрытием, которое двумя спаренными траверсами, образующими шарнирный четырехзвенник, соединена с основанием секции.

Система передвижения секций состоит из домкрата и жесткой рамы, расположенных по середине основания, жесткая рама кинематически связана с забойным конвейером.

Управление секцией осуществляется дистанционно, из-под секции, расположенной рядом. Вслед за проходом комбайна готовые к передвижке гидростойки секции крепи разгружаются, после чего секция с активным подпором передней пары гидростоек подтягивается механизмом передвижения к конвейерному ставу (шаг передвижки 0,8 м), гидростойки распираются, в результате чего обнаженная кровля подхватывается верхняками с козырьками.

Оградительное перекрытие защищает рабочее пространство лавы с боковых сторон и со стороны выработанного пространства от обрушающейся породы кровли и осуществляет неизменную в плоскости пласта шарнирную связь основания и перекрытия, чем обеспечивается направленное перемещение секции крепи при передвижке.

Крепи предназначены для работы в условиях пород кровли по обрушаемости А2, устойчивости нижнего слоя Б3 и почвы П2.

Крепь МК98 (рис. 2.8) - поддерживающего типа, комплектная, состоит из отдельных комплектов, кинематически не связанных друг с другом и с забойным конвейером.

Крепь предназначена для разработки угольных пластов мощностью 0,70...1,25 м, с углом падения до 20°.

Комплект включает в себя две двухстоечные секции рамного типа, соединенные между собой рессорной межсекционной связью и домкратом передвижки секций, расположенным у кровли между секциями, являющимся направляющей базой при передвижке последних.

Каждая секция комплекта состоит из двух одинаковых стоек двойной гидравлической раздвижности с тарельчатыми опорами на почву, перекрытия, ограждения, секционного гидрооборудования. Для передвижки забойного конвейера служат специальные гидродомкраты, которые с помощью хомутов соединены с одной из стоек каждого четвертого комплекта и подключены к гидрораспределителю этого комплекта.

Секции крепи МК98 в исходном положении располагаются по линейной, оттянутой от конвейера схеме. Это создает условие машинисту и его помощнику удобно управлять комбайном, находиться в бесстоечном пространстве.

Шаг установки комплектов 1,6 м, ширина перекрытий секций - 0,5 м. Шаг передвижки секций 0,8 м. При передвижении одна из секций разгружается, ее стойки поднимаются вверх и отрываются от почвы, перемещаются вперед и, стойки опускаясь на почву, распираются. Крепь как бы “шагает”.

Применение комплектной крепи является экономически эффективным. Это объясняется простотой конструкции комплекта, верхним расположением домкрата, хорошей приспосабливаемостью к изменению залегания пласта, мобильностью комплекта, отсутствием связи с конвейером и невысокой стоимостью монтажно-демонтажных работ.

Область применения крепи ограничена категорией пород кровли по обрушаемости А2, по устойчивости Б4, и устойчивости почвы П3.

В исходном положении конвейер передвинут к забою, передние стойки секций комплектов крепи по всей длине лавы отстают от конвейера на расстояние, обеспечивающее передвижку секции на захват комбайна (0,8 м). Кровля над конвейером поддерживается управляющими консолями перекрытий. По мере подвигания комбайна передвигаются секции крепи, подхватывая свежеобнаженную кровлю в уступе забоя.

Для условий угольных пластов средней мощности на пологом и наклонном падении наибольшее распространение получили крепи поддерживающего и оградительно-поддерживающего типа.

Крепи 1М88 и 2М87УМН (рис. 2.9 а, б) - поддерживающего типа имеют один домкрат передвижки, агрегатированы с забойным конвейером.

Эти крепи двухстоечные рамного типа, стойки двойной раздвижности.

Перекрытия крепей сплошные и поддерживают кровлю по всей ширине секции, коэффициент затяжки кровли до 0,9, шаг установки секции 0,95 м.

Между секциями крепи имеются направляющие балки, которые через специальный кронштейн связаны с конвейером, обеспечивают направленное движение секции и удерживают конвейер от сползания вниз.

Крепь 1М88 предназначена для применения на пластах с углом падения до 15°, мощностью 1,0...1,3 м. Крепь не имеет механизма для обеспечения боковой устойчивости секций, снабжена легким шарнирным ограждением со стороны выработанного пространства.

Крепь 2М87УМН отличается наличием у оснований каждой секции специального гидравлического устройства, которое не допускает бокового наклона разгруженной передвигаемой секции, а также наличием со стороны выработанного пространства П-образного щитка, надежно ограждающего рабочее пространство от проникновения обрушенных пород. Для подпитки гидропатронов механизма устойчивости секций по лаве проложен третий магистральный трубопровод.

Крепь 2М87УМН применяется для разработки пластов мощностью 1,25...1,95 м при углах падения до 35°. Крепи 1М88 и 2М87УМН предназначены для работы в условиях пород кровли по устойчивости Б4 и обрушаемости А2, устойчивой почвы. Шаг передвижки крепи 0,63 м. Исходное положение крепи - конвейер передвинут к забою, секции готовы для передвижки и поддержания новых обнажений кровли вслед за подвиганием комбайна. Передвижка секций может осуществляться последовательно, одна за другой, или через одну или две (в зависимости от устойчивости кровли и скорости движения комбайна).

Крепь М87УМП отличается уплотненной расстановкой секций - группами - две секции крепи М87УМН шириной 0,95 м и три секции - шириной 0,63 м. Длина такой группы секций составляет 4 м, т.е. на каждый метр длины лавы устанавливается 2,5 ст/м. У крепи М87УМН на такую же длину приходится четыре секции с плотностью крепи 2,0 ст/м. Таким образом плотность крепи увеличивается на 25%. При немонолитной основной кровле крепь М87УМП применима в лавах с труднообрушаемой кровлей (А3), но при наличии средней устойчивости и кровли, и почвы. Крепь М87УМП выпускается двух типоразмеров: для мощности пласта 1...1,4 м, и 1,25...1,95 м, при углах падения до 20°. Схема работы крепи М87УМП аналогична М87УМН. Крепь М87УМС - поддерживающая, комплектная, разработана специально для применения со струговыми установками.

В комплект крепи входят две двухстоечные секции, связанные друг с другом механизмом передвижки в виде направляющей телескопической балки, расположенной между основаниями; с балкой соединяются штоки гидродомкратов передвижки секции.

Комплекты крепи не связаны со ставом конвейера струговой установки, которая подается на забой обособленной системой гидроцилиндров, каждый из которых опирается на отрезки цепи, проходящей через проушины этих домкратов и анкеруются концами к основаниям секций. Ширина по перекрытию комплекта - 1,6 м, шаг установки - 2 м, шаг передвижки секции - 1,3 м. Крепь М87УМС изготавливается двух типоразмеров: первый для мощности пласта 1,0...1,4 м, второй - 1,25...1,95 м при углах падения до 20°.

Характеристика вмещающих пород такая же, как для крепи М87УМН.

В исходном положении секции комплектов располагаются в “шахматном” порядке: опережающие секции придвинуты к конвейеру, а отстающие находятся от конвейера на расстоянии, равном шагу передвижки крепи, гидродомкрат передвижки “заряжен”.

При отработке стругом полосы пласта шириной 0,65 м отстающие секции поочередно разгружаются и передвигаются на 1,3 м, располагаясь впереди опережающих.

После полного выхода гидродомкрата передвижки домкрат подтягивается, один конец цепи отсоединяется от передвигаемой секции и прикрепляется к ней вновь по окончании ее передвижки и распора.

Далее цикл выемки и передвижки секций комплектов крепи повторяется аналогично. Передвижка секций крепи производится в нескольких местах лавы - в “паевом” порядке, без прекращения работы струговой установки. При относительно слабой породе непосредственной кровли, чтобы уменьшить ширину обнажаемой её полосы в призабойной зоне, можно уменьшить шаг передвижки крепи до 0,3 или 0,4 м.

При породах кровли Б5 крепь устанавливают линейно, вдоль забоя, что обеспечивает удобное передвижение по лаве рабочих.

Крепь МТ (рис. 2.10) - поддерживающая, агрегатированная с конвейером двумя домкратами передвижки. Крепь четырехстоечная, двойной раздвижности, постоянного сопротивления. Перекрытие секции цельное, со стороны забоя оно имеет три рессорных пакета, к которым прикреплен широкий призабойный козырек, податливо поддерживающий призабойную полосу кровли. Возможен вариант с гидроподжимным козырьком. Направляющая балка соединена с бортом забойного конвейера. Два домкрата передвижки секций, расположенные в направляющих балках, связаны с основаниями секций обрезками цепи через кронштейны, закрепленные на основании секции с двух сторон. Крепь МТ отличается от крепи М87УМН (обе предназначены для выемки пластов одинаковой мощности и углов падения) повышенным в 2,5 раза сопротивлением секций и призабойных козырьков, увеличенным коэффициентом затяжки кровли, возможностью передвижки секции с остаточным подпором. Все это позволяет применять крепи МТ в лавах с труднообрушаемой основной и ниже средней устойчивости непосредственной кровлей.

Технологическая схема применения крепи МТ аналогична схеме использования крепи М87УМН.

Крепь МК75 (рис. 2.11) - поддерживающе-оградительная, состоит из секций, каждая из которых соединяется с забойным конвейером гидродомкратом передвижки.

Крепь состоит из поддерживающего перекрытия 2 с гидроподжимным козырьком 1, двух гидростоек 3 одинарной раздвижности, оградительного щитка 5 со стороны выработанного пространства, основания - опоры секций на почву, двух домкратов передвижки 4, расположенных с боков секций.

Мощность обслуживаемых пластов 1,6...2,2 м, с углом падения до 35°. Вмещающие породы по устойчивости не ниже Б3, по обрушаемости - А2, устойчивость кровли - П2.

Носки основания секций 6 при передвижке входят в отсеки под рештаками конвейера, благодаря чему обеспечивается большая площадь опоры основания секции и снижение давления на почву (минимальное по сравнению с другими крепями). Кроме того, обеспечивается направленная передвижка секции, которая может осуществляться с активным подпором. Шаг передвижки секции 0,7 м, шаг установки (ширина секции) 1,1 м, коэффициент затяжки кровли 0,95.

Секции крепи могут передвигаться вслед за комбайном последовательно, через одну или две, а также в любом месте лавы в случае опережающего обнажения кровли.

Размещено на Allbest.ru