К щитовым относят крепи оградительно-поддерживающего (рис. 2.22, а) или поддерживающе оградительного (рис. 2.22, б) типов, у которых поддерживающие элементы 1 и основания 4 секций имеют силовую и кинематическую связь между собой, не только с помощью гидравлических стоек 5, но также и с помощью оградительной части 2.
Дополнительная силовая и кинематическая связь перекрытия и основания секций с помощью ограждения увеличивает жесткость конструкции секции в продольном и поперечном направлениях.
Виды крепей
Все щитовые крепи выполняют только с нижней завязкой, а наличие силовой связи верхнего перекрытия с основанием позволяет передвигать секции крепи с активным подпором, разгружая при этом гидростойки от поперечных усилий.
Щитовые крепи могут быть одно- и многосеточными. При этом секции оградительно-поддерживающего типа имеют одну (крепи 1ОКП70, 2ОКП70, ЗОКП70 и 4ОКП70) или две стойки 3 (крепи УКП4 и УКП5), расположенные в один ряд по ширине секции и находящиеся под оградительной частью 2 перекрытия (рис. 2.23, а, б).
Секции поддерживающе оградительного типа имеют две стойки, расположенные по продольной оси секции (крепи ШКМ, МК75), или четыре стойки (крепи КД80, М142), расположенные в два ряда по ширине секции и находящиеся под поддерживающей частью 1 перекрытия (рис. 2.23, в, г).
По силовым связям между секциями крепи могут быть комплектными и агрегатированными.
Комплектные крепи
В комплектных крепях все секции попарно через силовую связь с гидродомкратом передвижения объединены в независимые по положению комплекты, не имеющие силовых связей ни друг с другом, ни со ставом забойного конвейера.
Комплектная крепь имеет шагающий принцип перемещения. Комплектные крепи имеют обычно рамную конструкцию и выполняются с верхней (крепь МК97М) или нижней завязкой (крепь 1М88С, и М87УМС для струговых комплектов).
Агрегатированные крепи
В агрегатированных крепях силовая связь между секциями осуществляется домкратами передвижения через базу комплекса, функцию которой выполняет рештачный став ковейера через специальную базу агрегата или через перекрытия в рамных крепях с верхней завязкой (М130).
Секции на забой перемещаются с помощью домкратов путем подтягивания к ставу забойного конвейера при снятии распора с перемещаемой секции или при наличии остаточного распора (перемещение секции с подпором).
Таким способом перемещается большинство рамных крепей с нижней завязкой, кустовые и щитовые крепи.
Рамные механизированные крепи
В рамных механизированных крепях, агрегатированных по перекрытиям, передвижка каждой секции осуществляется двумя гидродомкратами, а для передвижки става конвейера предусматриваются отдельные домкраты, не входящие в состав крепи.
Основными параметрами механизированной крепи, определяющими условия ее применения и взаимодействия с кровлей, являются:
- номинальная высота (мм) крепи в сдвинутом положении (для крепей поддерживающего типа — высота по заднему ряду стоек);
- начальный распор (кН) крепи;
- рабочее сопротивление на единицу площади, кН/м2 поддерживаемой кровли (отношение сопротивления секции крепи к поддерживаемой ею площади);
- сопротивление крепи по посадочному ряду стоек (кН/м);
- коэффициент затяжки кровли, характеризующий величину отношения поверхности перекрытий секций к площади поддерживаемой кровли; давление основания крепи на почву (МПа);
- коэффициент гидравлической раздвижности секции, характеризующий величину отношения высоты крепи в раздвинутом положении к высоте крепи в сдвинутом положении, принятого для заднего ряда стоек.
Большинство механизированных крепей и, в первую очередь, крепи для тонких пластов и пластов средней мощности имеют стойки двойной гидравлической раздвижности, что позволяет обеспечить необходимый коэффициент раздвижности гидростоек.
Коэффициент раздвижности характеризующий отношение длины полностью раздвинутой стойки к длине сложенной стойки Fmin — один из основных показателей для гидростоек механизированных крепей, так как определяет область применения крепи по мощности обслуживаемых пластов.
В механизированных крепях отечественного производства применяются поршневые стойки двустороннего действия (с подачей рабочей жидкости в поршневую и штоковую полости).
Крепь КГУ поддерживающе-оградительного типа
Для работы на пластах с углом падения от 35 до 90°, мощностью 0,6—1,5 м в очистных забоях длиной до 120 м предусмотрена крепь КГУ поддерживающе-оградительного типа.
Все секции последовательно связаны 1гидроштангами по рядам гидростоек и попарно соединены гидродомкратами в двухсекционные.комплекты.
Верхнее перекрытие секции сплошное, упруго-шарнирное. Гидростойки крепи двойного действия и двойной гидравлической раздвижности. Упруго-шарнирное основание секции состоит из литых опор для стоек и расположенной между ними рессорной рамы с двумя тягами.
Сопротивление крепи 318 кН/м2, а по посадочному ряду стоек -490 кН. Шаг передвижки крепи 0,9 м. Давление рабочей жидкости в стойке при номинальной нагрузке: 31,9 МПа — в цилиндре, 62 МПа — в плунжере первой ступени. Рабочее давление в гидросистеме 19,6 МПа.
В забое крепь располагается диагонально с опережающим верхним флангом. Передвижка осуществляется посекционно снизу-вверх. Для подъема крепи по восстанию используют гидроштанги, позволяющие последовательно поднимать секции на 40 мм за каждый шаг передвижки.
Гидродомкраты
Кроме гидростоек в секциях механизированных крепей применяют также гидродомкраты, которые используют для передвижения секций крепи и става конвейера, обеспечения устойчивости и направленного движения секций, управления консольной частью перекрытия секций (прижимание к кровле или выдвижение).
Гидродомкраты, используемые для указанных целей, имеют обычно одинарную гидравлическую раздвижность. По принципиальной схеме устройства они могут быть плунжерными (рис. 2.24, а), поршневыми одноштоковыми (рис. 2.24, б) и поршневыми двухштоковыми (рис. 2.24,в).
- По первой схеме выполняются обычно гидропатроны, т.е. такие гидродомкраты, у которых плунжер в исходное положение возвращается гравитационными силами (весом поджимаемой консоли перекрытия, весом секции крепи и т.п.).
- По второй схеме выполняются гидродомкраты передвижения секций, агрегатированных с конвейерным ставом крепей и ставом забойного конвейера;
- Третья схема — только гидродомкраты передвижения рамных секций комплектных крепей. Рабочая жидкость в гидродомкраты подводится способами, показанными на рис. 2.24.
Диаметр штока и цилиндра выбирается исходя из рабочего давления, развиваемого насосной станцией и необходимых усилий для передвижения става конвейера и секции крепи.
Предохранительные клапаны
В механизированных крепях в настоящее время применяются предохранительные клапаны трех типов: ЭКП, ОМКТМ, ГВТН10 с номинальным давлениями срабатывания соответственно 40, 32 и 40 МПа.
Максимальный расход (л/мин) рабочей жидкости через клапан при давлении 1,25 номинального составляет:
- 4 — для клапана ЭКП, 1
- 5 — для клапана ОМКТМ,
- 40 — для клапана ГВТН10.
Применение предохранительных клапанов с большим максимальным расходом рабочей жидкости уменьшает вероятность образования бочкообразности (раздутия) цилиндров гидростоек при резких осадках кровли.
Насосная станция
Для систем гидропривода механизированных крепей, использующих в качестве рабочей жидкости водомасляные эмульсии (на базе присадок ВНИИНП-117 и АКВОЛ-3), выпускаются насосные станции СНУ5, СНУ9 и СНТ32, техническая характеристика которых приведена в табл. 2.5.
В первых конструкциях насосных станций (СНУ5) все системы и узлы объединялись в одну общую гидрокинематическую систему. Затем стали применять раздельную компоновку, в которой насосная группа отделена от резервуара для рабочей жидкости (насосные станции СНТ32 и СНУ9).
Насосная станция СНУ9 унифицирована с насосной станцией СНТ32 и отличается от нее в основном использованием насосных установок с тихоходными трехплунжерными насосами УН 100F320 и цилиндрических гидропневмо аккумуляторов АР 16F320.
Техника безопасности при работе современных механизированных крепей
Повышение условий безопасного труда рабочих при работе современных механизированных крепей обеспечивается:
- высокими значениями коэффициента затяжки кровли;
- применением в крепях гидростоек двойной гидравлической раздвижности, практически полностью исключающих при нормальной работе крепей посадку секций «нажест-ко»;
- повышением начального распора секций до 64—80 % от их рабочего сопротивления за счет применения новых насосных станций СНТ32 и перемещения секций в процессе работы на забой с активным подпором кровли;
- соблюдением предписываемых правилами безопасности гарантированных размеров проходов для людей под перекрытиями секций при минимальной конструктивной высоте секций;
- применением в крепях управляемых консолей перекрытия (крепи 1МКМ, МК75, 40КП70, ЗОКП70);
- управлением передвижением секции с соседней секции, т.е. под перекрытием секции, находящейся в распертом состоянии и осуществляющей свою основную рабочую функцию по удержанию кровли и защите рабочего.
