- - крепь - Страница 9

В 1935 г. в СССР впервые в мировой практике была опробована в лаве передвижная механизированная крепь Журавлева, а в последующие довоенные годы - и другие, в частности, передвижная комплектная крепь для пластов пологого падения в Донецком бассейне.
Работы по созданию комплексов оборудования с механизированными передвижными крепями возобновились в СССР в 1946 г. Основное внимание было направлено на поиски новых технических решений в целях установления способов поддержания и управления кровлей, средств передвижки, управления крепью в процессе передвижки и т. д. Наряду с разработкой и испытанием крепей, изучались условия взаимодействия крепей с боковыми породами и проявления горного давления, определялась величина нагрузок на крепь, интенсивность опускания кровли и др.
Большую роль в активизации работы по созданию комплексов оборудования с механизированными крепями сыграл проведенный в 1949 - 1950 гг. Министерством угольной промышленности СССР совместно с Всесоюзным научным инженерно-техническим горным обществом конкурс на разработку проекта конструкций передвижной и щитовой крепей для очистных забоев.
На конкурс поступило более 100 проектов, часть из которых была в дальнейшем реализована. Изготовленные по этим проектам крепи прошли шахтные испытания.
Важную роль сыграла также проведенная в 1950-1951 гг. журналом «Уголь» дискуссия о направлениях конструирования передвижных механизированных крепей.
Промышленные испытания комплексов оборудования с узкозахватными комбайнами и индивидуальной крепью для выемки угля в полого-падающих пластах Донбасса мощностью 0,7-1,2 м позволили накопить ценный опыт и приступить в 1964-1965 гг. к проектированию комплексов для более тонких пластов, а также для пластов наклонного падения (до 35°). В ближайшие годы на угольные шахты поступают новые узкозахватные комплексы.
Комплекс БК-101 разработан Гипроуглемашем и предназначен для механизации выемки антрацитов и энергетических углей выше средней крепости без значительных твердых включений в пластах мощностью 0,75-1,0 м. Он состоит из комбайна БК-101, передвижного изгибающегося трехцепного скребкового конвейера СП-64, средств передвижки конвейера и индивидуальной металлической крепи. Конструкция и технологическая схема работы бурового комбайна БК-101 аналогична комбайну БК-52.
Комплекс БКТ разработан Гипроуглемашем для механизации выемки пластов антрацитов и энергетических углей выше средней крепости без значительных твердых включений в пластах мощностью 0,55-0,8 м, при челноковой работе.
Комплекс состоит из комбайна БКТ, передвижного изгибающегося конвейера СПТ-46, автоматического укладчика электрического кабеля и шланга орошения, гидропередвижчика конвейера и индивидуальной металлической крепи.
Буровой комбайн БКТ предназначен для работы с почвы пласта по схеме в «лоб» уступа забоя; он оснащен двухсторонним отбойно-погрузочным исполнительным органом, каждый из которых представлен в виде двух буровых коронок, трех зачистных дисков с горизонтальной осью вращения и одного верхнего диска, регулируемого по высоте для отбойки верхней пачки.
Управление комбайном предусмотрено как с выносного пульта, установленного на штреке, так и с пульта, установленного на комбайне.
Новый этап в решении вопросов управления кровлей и крепления начался с создания и внедрения в очистных забоях Донецкого бассейна механизированной крепи и агрегатов.
После войны работа конструкторских, научно-исследовательских организаций и изобретателей привела к созданию ряда механизированных крепей: МНК, М-87, М-97, М-96, А-2М, М-100, ОМКТ, «Донбасс» и др. Частично механизированная крепь МПК получила промышленное применение, однако из-за несовершенства этой конструкции (жесткость стоек, значительное количество ручных операций, необходимость в специальном механизме для передвижения секций) не применяется. Жесткая характеристика в этой крепи была принята потому, что не существовало еще удовлетворительного решения для осуществления податливости при высокой несущей способности стоек.
Крепь МПК, предложенная работниками треста «Гуковуголь» и разработанная Гипроуглемашем, состояла из отдельных секций, располагаемых по падению. Секция передвигалась специальным передвижником, построенным на базе врубовой машины. Крепь МПК применялась в сочетании с комбайном «Донбасс» и изгибающимся конвейером КС-1. Наибольшее распространение она получила в 1956 г.: ею было закреплено свыше 20 лав.
Крепь МПК жесткой конструкции в благоприятных условиях давала удовлетворительные технико-экономические показатели. В лавах резко сокращался расход крепежного леса. Но появились значительные амортизационные расходы вследствие деформаций жестких секций. Были сделаны попытки перейти от жестких стоек в крепи МПК к гидравлическим (в опытных секциях М-74 и М-77). Однако неудовлетворительные результаты испытаний, проведенных на шахте «Западная-Капитальная» комбината «Ростовуголь» в 1959 г., положили конец дальнейшей работе над этой крепью.
В первые послевоенные годы область применения способа управления кровлей полным обрушением оставалась без изменения и только с 1953 г. (данные на 1 января) намечается более широкое применение этого способа на шахтах Донбасса. Это было связано с внедрением новых конструкций крепей, главным образом, посадочных стоек. Там, где в довоенное время и сразу после войны управляли кровлей способом частичного обрушения, переходили на полное обрушение. Полная ручная закладка на пологих и наклонных пластах применялась лишь в отдельных лавах.
Это обусловливалось наличием излишней породы от больших прослоек или мощной ложной кровли.
Управление кровлей способом полного обрушения - наиболее эффективное и прогрессивное, что объясняется меньшей его трудоемкостью по сравнению с частичной закладкой, большей безопасностью, возможностью механизировать все процессы управления кровлей, а, следовательно, повысить производительность труда и снизить себестоимость угля. Поэтому полное обрушение стало основным способом управления кровлей на пологих и наклонных пластах.
На начало 1968 г. этот способ управления кровлей применялся в 80% лав бассейна.
При широкозахватной выемке и управлении кровлей способом полного обрушения наиболее распространенными конструкциями приоабойной крепи являются рамки по простиранию из двух или из трех стоек. Для режущей крепи используют в основном посадочные стойки ОКУ, реже - органку и кусты из металлических и деревянных стоек и металлические костры.
После войны разработка теоретических и практических вопросов горного давления была сосредоточена в Донецком научно-исследовательском угольном институте (ДонУГИ). В эту работу включились Всесоюзный научно-исследовательский угольный институт (ВУГИ, впоследствии ИГД им. А. А. Скочинского), Всесоюзный научно-исследовательский маркшейдерский институт (ВНИМИ), Донецкий индустриальный институт (ДИИ, впоследствии политехнический ДПИ), Днепропетровский горный институт (ДГИ) и др. В эти годы для решения задач горного давления все более широкое развитие получают аналитические исследования, базирующиеся на методах теории упругости, теории пластичности, механики сыпучих, вязких и жидких тел и пр.
Эти исследования сосредоточены во ВНИМИ, ИГД им. Скочинского, Сибирском отделении АН СССР, Институте горной механики АН УССР и др.
Аналитические методы направлены в целом на определение напряженно-деформационного состояния неоднородного породного массива, ослабленного горными выработками. Из частных практических задач, решаемых этим методом в настоящее время, следует отметить следующие: определение давления в вертикальных, штрекообразных и околоствольных выработках, определение наиболее допустимых пролетов потолочин камер, определение оптимальных размеров целиков различного назначения и их расчет на прочность, определение давления, передаваемого закладкой или замагазинированным полезным ископаемым, на крепь и ограждающие поверхности, установление напряженного состояния вокруг горных выработок и пласта угля, склонного к внезапным выбросам угля и газа и пр.
В проекте основных технических направлений развития угольной промышленности СССР на 1966-1970 гг. на основе последних исследований вопросов горного давления даны рекомендации по управлению кровлей и креплению в Донецком бассейне.
В них, наряду с широким внедрением механизированных крепей, на пологих и наклонных пластах предусматривается дальнейшее совершенствование существующих способов управления кровлей с применением индивидуальных металлических крепей.
Дальнейшему увеличению производительности труда и нагрузки на лаву в условиях пологих и наклонных пластов содействует переход при всех системах разработки на управление кровлей способом полного обрушения. Этот способ может применяться не менее чем в 80% лав.
Управление кровлей способом частичной закладки должно применяться в 12 -15% лав на пологих и наклонных пластах.
Металлические индивидуальные крепи должны стать в ближайшие годы основным видом крепи в очистных забоях на пологих и наклонных пластах.
Комплексное использование металлических крепей (призабойные стойки совместно с металлическими верхняками и посадочными стойками) обеспечит высокую технико-экономическую эффективность.
Внедрение комбайнов УКР и «Комсомолец» обеспечило значительное повышение уровня механизированной выемки на крутых пластах Донбасса, высвободило тысячи забойщиков от тяжелого физического труда, сделало их труд более квалифицированным, производительным и безопасным. Однако в комбайновой лаве крутого пласта по-прежнему остаются весьма сложными и трудоемкими работами: крепление забоя, управление горным давлением, нарезка магазина и другие работы, которые не дают возможности получить при машинной выемке угля резкого повышения добычи и производительности труда.
Дело в том, что механизация только одного, пусть даже самого важного производственного процесса, не может принести значительного-эффекта для производства в целом. Применение комбайнов УКР и «Комсомолец» могло быть успешным лишь при механизации смежных работ - крепление и управление кровлей в очистном забое.
Дальнейшая механизация очистных работ на крутых пластах осуществляется в двух основных направлениях:
Создание новой техники для очистных забоев, движущихся по простиранию пласта, обеспечивающей продвигание линии очистного забоя не менее 3-5 м в сутки. Сюда входят: агрегаты, комплексы оборудования на базе узкозахватных комбайнов или стругов в сочетании с передвижными механизированными крепями, комплексы оборудования с применением полной закладки выработанного пространства (комплекс КДЗ с крепью РГКД, крепь КГД для работы в комплексе с комбайнами типа УКР, комплексы УВК, КБС и КБК).
Создание новой техники для очистных забоев, движущихся по восстанию или падению пласта. Сюда входят: комплексы щитовой выемки для пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа; угольные пилы для блочной выемки; машины для выемки в условиях камерной системы разработки (2 ШКЭ-КСШ, АШ, КМД и др.).