Крепь очистных выработок — это искусственное сооруже­ние, возводимое для предотвращения обрушения пород кровли, сохранения необходимой площади поперечного сечения приза­бойного пространства и управления горным давлением.

Крепь должна удовлетворять следующим требованиям: она должна быть прочной и устойчивой; обладать податливостью; иметь минимальный вес; обеспечивать механизацию установки и передвижки; иметь необходимую площадь призабойного про­странства для пропуска достаточного количества воздуха; не мешать выполнению других производственных процессов; дол­жна быть недорогой, надежной и долговечной.

Прочность крепи — способность ее сопротивляться горно­му давлению, не разрушаясь и не получая остаточных дефор­маций.

Рабочее сопротивление — сопротивление нагрузке, являю­щейся безопасной в отношении деформации крепи, составляет до 70 % разрушающей нагрузки.

Начальное сопротивление — сопротивление, развиваемое кре­пью при ее установке или распоре (для гидравлических крепей).

Устойчивость крепи — способность ее сохранять первона­чальное положение под влиянием горного давления.

Жесткость крепи — способность ее сопротивляться обра­зованию деформаций. Различают жесткие и податливые крепи. Под действием горного давления жесткая крепь испытывает уп­ругие деформации. В отличие от нее податливая крепь под дей­ствием нагрузки способна изменять свои линейные размеры по высоте, не меняя несущей способности. Это изменение размеров крепи заложено в ее конструкцию.

Податливая крепь в очистном забое обусловливает равно­мерное распределение нагрузки, снижает напряженность в ниж­них слоях непосредственной кровли, легко освобождается из - под давления,

Все известные виды крепей очистных выработок могут быть разделены на три класса: индивидуальные, комплектные и пере­движные (рис. 4.33).

Под индивидуальной крепью понимают крепь очистных вы­работок, состоящую из отдельных, не связанных между собой конструктивно элементов, устанавливаемых вручную вслед за по - двиганием забоя. Индивидуальная крепь подразделяется на при­забойную и специальную (посадочную).

Призабойная крепь устанавливается вслед за подвиганисм забоя и служит для поддерживания непосредственной кровли в рабочем пространстве очистной выработки, примыкающем к забою. Это пространство называется призабойным.

Специальная или посадочная крепь устанавливается на грани­це с погашаемым выработанным пространством и выполняет роль режущей опоры при управлении кровлей полным обрушением.

Комплектные крепи — это передвижные крепи, отдельные комплекты которых не связаны между собой по длине лавы. Эти крепи не получили распространения.

Рис. 4.33. Классификация крепей очистных выработок

В настоящее время широко применяются передвижные кре­пи, в которых процесс установки и перемещения происходит непрерывно. К ним относятся гидрофицированные крепи меха­низированных комплексов, щитовые перекрытия различных кон­струкций и другие виды крепей.

Призабойная крепь

Призабойная крепь представляет собой, как правило, раму, состоящую из верхняка и подбиваемых под него стоек. Ее ос­новное назначение — обеспечение безопасных условий работы в очистном забое. Она должна противостоять горному давле­нию, не допускать вывалов отдельных кусков породы, не вдав­ливаться в почву, обеспечивать необходимое свободное про­странство для работающих людей и размещения оборудования. Она должна быть простой, легко устанавливаться и извлекаться.

Рамы призабойной крепи могут располагаться перпендику­лярно (рис. 4.34, а) линии забоя или параллельно (рис. 4.34, 6) ей. Верхняки рекомендуется располагать перпендикулярно тре­щинам в кровле. При механизированной выемке угля, что более всего распространено на пологом и наклонном падении, верх­няки располагают перпендикулярно забою. Расстояние между рамами по падению равно 0,8—1,0 м.

При разработке крутонаклонных и крутых пластов средней мощности и в некоторых других условиях, где выемка угля осу­ществляется буровзрывным способом, рамы располагают по па­дению (параллельно забою). При наличии почв, склонных к сползанию, стойки устанавливают на лежни. Расстояние между рамами равно 0,9—1,0 м.

Расстояние между стойками в рамах может быть различным и составлять в среднем 0,7—1,0 м, иногда более. Например, при ширине захвата выемочной машины 0,63 м стойки в рамах мо­гут устанавливаться друг от друга на расстоянии 1,25 м.

Рис. 4.34. Призабойная крепь: 1 — стойки; 2 — верхняки

Число стоек, приходящееся на 1 м2 площади обнаженной кровли, называют плотностью крепи.

При наличии неустойчивых и сильнотрещиноватых кровель с целью предотвращения просыпания породы между верхняка - ми, перпендикулярно им, и кровлей укладывают затяжки из до­сок или горбылей. В отдельных случаях затяжка кровли может быть сплошной. ,

Призабойная крепь может быть деревянной и металличе­ской. Применение деревянной крепи связано с большим расхо­дом леса. Тем не менее рамы, устанавливаемые по падению, обыч­но состоят из деревянных элементов. Стойки делают из кругло­го леса диаметром до 20—25 см и длиной, соответствующей мо­щности пласта без толщины верхняка. В качестве верхняков ис­пользуют распилы длиной до 2—3 м. Укладывают их плоской стороной к кровле.

Деревянная крепь в качестве основной применяется в усло­виях, для которых еще не созданы механизированные крепи или применение их пока нерационально. В качестве вспомогатель­ной она применяется довольно широко.

При механизированной выемке наиболее целесообразной является металлическая крепь. Ее применение улучшает состоя­ние кровли и увеличивает безопасность работ.

Металлические стойки. В зависимости от рабочей характе­ристики металлические стойки подразделяются на жесткие и податливые (рис. 4.35). Жесткие металлические стойки не при­меняются. По способу достижения податливости металлические стойки подразделяются на стойки трения и гидравлические.

Под рабочей характеристикой стойки понимают изменение ее сопротивления R опусканию пород кровли при ее податли­вости АЛ. Стойки трения могут быть нарастающего и постоял-

Рис. 4.35. Рабочие характеристики стоек крутонарастающего (/), поло - гон арастающего (2) и постоянного (5) сопротивления

ного сопротивления. Первые могут иметь характеристику кру­то- и пологонарастающего сопротивления.

Стойка трения состоит из выдвижной части, корпуса и зам­кового устройства. Выдвижная часть удерживается в рабочем положении за счет сил трения, возникающих в замковом уст­ройстве. В настоящее время изготавливаются металлические стойки трения постоянного сопротивления типов ТУ, Т, ТЖ. Они предназначены для крепления на пластах мощностью от 0,5 до 2,5 м.

На рис. 4.36 представлена стойка трения типа ТЖ. Она со­стоит из корпуса 1, выдвижной части 2 и деталей замкового устройства. Корпус стойки представляет собой желоб с прива­ренными к нему корпусом замка 3 и нижней опорой 9. В стен­ках корпуса в шахматном порядке расположены два ряда от­верстий 4, через которые с помощью установочных клиньев 7 осуществляется распор стойки между кровлей и почвой при ее установке в лаве. Выдвижная часть, имеющая трубчатую фор­му, оканчивается верхней опорой 10 под металлический верх - няк. Замковое устройство состоит из корпуса 3 сварной конст­рукции, ползуна 6, проставки 8, горизонтального клина 7 и пру­жины 5.

Начальное сопротивление стойки обеспечивается силами тре­ния, возникающими между поверх­ностями выдвижной части и зам­ка при забивке горизонтального клина.

При увеличении нагрузки вы­движная часть проседает, увлекая за собой ползун, который поворачивая клин с просгавкой, устанавлива­ет их в горизонтальное положение.

При повороте горизонтально­го клина происходит самозатяжка стойки.

Рис. 436. Стойка трения типа ТЖ

После этого стойка работает в режиме постоянного сопро­тивления.

У некоторых типов стоек трения начальный распор осуще­ствляется винтовыми домкратами. Чтобы вывести стойку тре­ния из-под нагрузки, необходимо нанести удар по узкому концу горизонтального клина. После этого выдвижная часть проскаль­зывает внутрь корпуса стойки.

Гидравлические стойки изготавливают с внутренним и внеш­ним питанием (табл. 4.3).

Стойка с внутренним питанием является полностью авто­номным механизмом, включающим насос с механизмом приво­да, силовой цилиндр, резервуар для рабочей жидкости, предо­хранительный и разгрузочный клапаны. К ним относятся стой­ки типов ГСУМ и 2ГСК. В стойках с внешним питанием пода­ча рабочей жидкости под давлением осуществляется от выне­сенной насосной станции с резервуаром для рабочей жидкости. Такая стойка состоит из цилиндра, впускного, предохранитель­ного и разгрузочного клапанов. Присоединение гидросгоек к напорной гидромагисграли осуществляется с помощью специ­ального легкосъемного устройства — пистолета с запорным краном. Выпускаются стойки двух типов: 2ГВС и 2ГВТ.

Изменение типоразмеров гидравлических стоек по высоте до­стигается путем применения ряда сменных насадок. Верхние на­садки могут быть для деревянных и металлических верхняков.

В качестве рабочей жидкости в гидравлических стойках мо­гут применяться минеральное масло и водомасляная эмульсия.

Таблица 4.3

Краткая техническая характеристика гидравлических стоек Показатели Тип стоек 2ГСК 2ГВС Пределы применения по мощности пласта, м Начальный распор, кН Рабочее сопротивление, кН Номинальное давление жидкости, МПа Масса, кг 1,8—3.4 75 | 95 250 40 57,9—78,6 | 51,9—70,9

На рис. 4.37 изображена схема гидравлической стойки с внутренним питанием. Гидравлическая стойка имеет цилиндри­ческий корпус 1 и выдвижную часть 2. Рабочая жидкость запол­няет полость А выдвижной части. В выдвижную часть встроен подвижной поршень 3, перекачивающий жидкость из полости А в полость В. Этот поршень приводится в движение кривошип­ным механизмом 4 при его качании съемной рукояткой 5. При движении поршня рабочая жидкость проходит через клапаны б и 7, поднимая выдвижную часть 2. Под влиянием нагрузки дав­ление жидкости в полости В увеличивается. Когда оно достига­ет величины, на которую настроен предохранигельный клапан 8, последний открывается и жидкость переливается из полости В в полость А. Этим достигается податливость стойки под на­грузкой. Чтобы вывести стойку из-под нагрузки, необходимо включить разгрузочное устройство 9, после чего жидкость так­же переливается в полость А. Рабочая жидкость переливается в полость А через отверстие 10 выдвижной части.

Гидравлические мегаллические стойки в настоящее время являются основным типом индивидуальной крепи, особенно со средствами узкозахватной выемки. По сравнению со стойками трения они имеют следующее преимущество: стабильную ха­рактеристику постоянного сопротивле­ния, не зависящую от внешних условий. Как показали исследования, в шахтных условиях их фактическое рабочее со­противление почти на 30 % превышает сопротивление стоек трения; обеспечи­вается более высокое начальное сопро­тивление, позволяющее стойке быстрее достичь рабочего сопротивления. Это уменьшает расслоение и опускание кров­ли в лаве, улучшает ее состояние; умень-

Рис. 4.37. Гидравлическая стойка с внутренним питанием
шается трудоемкость работ по креплению и извлечению стоек; возможны дистанционная разгрузка и, как следствие, снижение потерь в процессе эксплуатации.

Вместе с тем гидравлические стойки имеют более высокую стоимость, требуют большей осторожности в эксплуатации.

Применение металлических стоек повышает безопасность работ, значительно снижает расход лесных материалов, способ­ствует внедрению более эффективных технологических схем вы­емки угля. Однако, чтобы применение их было эффективным, они должны использоваться многократно.

Металлические верхняки. Применение металлических стоек оказывается наиболее эффективным в комплексе с металличе­скими верхняками. Их назначение — равномерная передача ра­бочего сопротивления стоек на большую поверхность пород кров­ли и предотвращение вывалов кусков породы. Их применение обеспечивает консольное бесстоечное поддержание кровли в ла­вах с узкозахватной техникой.

Металлические верхняки выпускались трех типоразмеров — 0,8; 1,0 и 1,25 м. Серийно изготавливаются верхняки М71С, В20Б.

Металлические шарнирные верхняки М71С предназначе­ны для поддержания кровли в очистных забоях пологих пла­стов средней мощности. Верхняк М71С (рис. 4.38) представляет собой звено балки 2 с проушиной 1 и вилкой 4, имеет упор 3 и клин 5.

Звено верхняка представляет собой сварную балку короб­чатого профиля. С одного конца балки приварена проушина, а с другого — вилка. Клин верхняка выполнен неотъемным, что исключает его потерю в процессе эксплуатации.

Рис. 4.38. Металлический шарнирный верхняк М71С

Консольное навешивание верхняков обеспечивается забив­кой клина в отверстие проушины.

В зависимости от типоразмера масса верхняка составляет 23; 27,2 и 32,9 кг.