Щитовая и костровая крепи

В каменноугольной промышленности ФРГ в конце 1980 г. подавляющую часть добычи получали из лав, оборудованных щитовыми механизированными крепями, преимущественно двух-, трех- и четырехстоечными. Около четверти добычи приходилось на лавы с костровой и рамной механизированными крепями, причем применение механизированных крепей с рамными секциями заметно сокращается (с 1978 г. таких крепей больше не изготавливают).

Рамные механизированные крепи, как показал опыт их эксплуатации, подвержены повреждениям при вывалах пород из кровли или наличии выступов в кровле и почве. Они недостаточно защищают призабойное пространство лавы от обрушивающихся пород.

Щитовые и костровые крепи при переходе через зоны вывалов в кровле и выступов в кровле или почве повреждаются в значительно меньшей степени и лучше защищают призабойное пространство от обрушенных пород. Поэтому и в будущем они останутся основными видами механизированной крепи для очистных забоев в шахтах ФРГ,

В связи с весьма разнообразными условиями разработки в отношении мощности и угла падения пластов, свойств боковых пород, величины горного давления и тектонической нарушенности участков каменноугольной промышленностью ФРГ накоплен достаточно богатый практический опыт применения механизированных крепей кострового и щитового типа. На его основе можно сделать следующие выводы, относящиеся к эксплуатации костровых и щитовых крепей.

Эффективность поддержания призабойной полосы кровли, определяемая частотой образования вывалов и появления выступов в кровле, при применении костровых и щитовых крепей зависит от таких факторов, как расстояние между забоем и концами перекрытий крепи, отставание крепления от выемки угля и рабочее сопротивление крепи. В этом отношении костровые и щитовые крепи примерно равноценны.

В то же время костровые и щитовые крепи существенно различаются по работоспособности в лавах с трудноуправляемыми кровлями или при переходе геологических нарушении. Если, в общем случае секции щитовой крепи воспринимают параллельные напластованию нагрузки, неизбежно возникающие при преодолении вывалов в кровле и выступов в кровле или почве, без повреждений, то костровые секции выдерживают их лишь в ограниченной мере, подвергаясь разрушающим деформациям при превышении предела податливости секций в продольном направлении.

Щитовые крепи с широкими перекрытиями и ограждениями и выдвижными бортами, перекрывающими межсекционные зазоры, полностью ограждают призабойное пространство лавы от обрушенных пород. Костровые крепи такой удовлетворительной защиты не обеспечивают. При неустойчивой кровле призабойное пространство приходится дополнительно защищать применением затяжки из металлической сетки.

Щитовые крепи, имеющие достаточно большой диапазон раздвижности, лучше приспособлены к колебанием мощности пластов, чем костровые.

Однако из-за большей длины и большей на 40—60% массе при том же рабочем сопротивлении щитовые секции требуют намного более высоких затрат на монтаж, демонтаж и транспортирование, чем костровые. То же относится и к стоимости щитовой крепи.

Поэтому щитовые крепи особенно пригодны для сложных условий эксплуатации при неустойчивой непосредственной кровле, наличии тектонических нарушений и переменной мощности пласта. Из-за высоких затрат на монтаж и демонтаж экономичное применение щитовых крепей возможно лишь при достаточно большой длине выемочных участков.

Костровые крепи целесообразно применять при устойчивой непосредственной кровле. Правда, при использовании затяжки из металлической сетки область ее применения может быть расширена и на пласты с неустойчивой непосредственной кровлей. При этом длина выемочных участков может быть небольшой. Однако при переходе лавой зон геологических нарушений приходится считаться с более высокими затратами на ремонт, чем при щитовых крепях.

Конструктивные схемы щитовых крепей с двух- и четырехстоечными секциями мало отличаются друг от друга по фактору поддержания призабойной полосы кровли. Двухстоечные секции, как правило, короче четырехстоечных. Секции меньшей длины более целесообразны при переходе зон вывалов породы из кровли, но они оказываются в сложной ситуации при смещении линии обреза кровли над перекрытием к забою.

Требуемое для эффективного управления кровлей рабочее сопротивление может быть реализовано в щитовых крепях всех конструктивных форм. При всех конструктивных формах щитовой крепи может быть обеспечена достаточно низкая удельная нагрузка на почву.

Четырехстоечные секции щитовой крепи позволяют, начиная с пластов средней мощности, устраивать проход для людей между передним и задним рядами стоек. В этом случае люди надежно защищены от травмирования крупными кусками отжимаемого из забоя угля, однако условия обслуживания выемочной машины несколько хуже, чем при устройстве прохода перед передними стойками.

При двухстоечных щитовых секциях проход для людей находится перед стойками. На мощных пластах необходима дополнительная защита от отжимаемого из забоя угля, например, в виде противоотжимных щитков.

Двухстоечные секции щитовой крепи на пластах небольшой мощности более удобны для ремонта, чем четырехстоечные, у которых вследствие стесненных условий крайне затруднена замена задних стоек. Требования к операторам, обслуживающим крепи с двухстоечными секциями, менее высоки, чем к операторам, обслуживающим четырехстоечные.

В то же время последние позволяют более просто добиваться полного прилегания перекрытия к кровле за счет регулирования распорного усилия передних и задних стоек.

При выборе конструктивной схемы щитовой крепи необходимо учитывать ожидаемые производственные условия. Ввиду большого числа факторов, оказывающих влияние на правильный выбор крепи, целесообразно составлять перечни исходных требований и анализировать предложения методом экспертных оценок.