Перспективы развития щитовых крепей

Щитовые механизированные крепи благодаря хорошим эксплуатационным качествам чрезвычайно быстро нашли широкое распространение в угольных шахтах ФРГ Область их применения отличается широким диапазоном: по мощности пластов — от мощных до тонких, по углу падения — от горизонтально залегающих до 45°. Во всех этих условиях щитовые крепи в значительной мере соответствуют требованиям, предъявляемым к механизированным крепям. Необходимое удельное рабочее сопротивление в 300 кН/м2 обеспечивается во всех случаях, а во многих оно значительно выше. Кровля над рабочим пространством лавы надежно затягивается перекрытиями крепи и устройствами для защиты межсекционных зазоров. Лава хорошо изолируется от выработанного пространства. Конструкция крепи отличается высокой прочностью и мало подвержена повреждениям. Вывалы из кровли в меньшей степени, чем раньше, препятствуют нормальной работе крепи. Для лав с трудноуправляемыми породами кровли из песчаников имеются щитовые крепи с достаточно высоким (свыше 400 кН/м2) удельным рабочим сопротивлением.

Тем не менее оптимального управления кровлей пока еще достигнуть не удалось Как показывают результаты производственных наблюдений, часто еще не удается обеспечить достаточно малое расстояние между передней кромкой перекрытия и забоем, необходимое при неустойчивой непосредственной кровле. В струговых лавах на участках большой протяженности вывалы пород занимают более 30% площади призабойной полосы кровли. Расстояние между забоем и концами перекрытий превышало на таких участках лав 85 см, в том числе из-за отжима угля. Первая точка контакта перекрытия с кровлей отстоит более чем на 40 см от концов призабойных консолей. Подобные же величины характерны и для комбайновых лав. Особую роль играет на мощных пластах отжим угля, вызывающий обнажение призабойной полосы кровли.

В связи с изложенным дальнейшее развитие механизированных крепей должно быть направлено на создание таких конструктивных схем, которые позволяли бы компенсировать увеличение расстояния между забоем и концами перекрытий и обеспечивали бы плотное прилегание всей поверхности перекрытия к неровной кровле. Следовательно, речь идет о необходимости разработки крепей с более совершенными средствами поддержания кровли в призабойной полосе. Требования к таким крепям ясны из схем (рис 4.34)

Ниже рассмотрены четыре возможных пути решения этой проблемы (рис. 4.35), которые должны позволить обеспечить достаточное сопротивление призабойной консоли при наличии выступа в кровле над перекрытием без опасности опрокидывания секции. Для сравнения примем, что сопротивление секции крепи составляет 2000 кН. Задача состоит в том, чтобы прилегание консольной части перекрытия к кровле было возможно и в том случае, когда выступ в кровле находится в 60 см от передней кромки перекрытия секции щитовой крепи, имеющей принятую в настоящее время конструктивную схему.

Удлиненное основание (см. рис. 4.35, а). Передняя часть основания удлиняется на 60 см и заходит под конвейер Благодаря этому секция крепи будет находиться в состоянии равновесия, но работа выемочной машины существенно усложняется.

Основание крепи с удлиненной завальной частью (см. рис. 4.35,б). Удлиняется задняя часть основания. Равновесие секции увеличивается в том случае, если вес обрушенных пород, находящихся на завальной части основания, способен противодействовать опрокидывающему моменту с усилием в 420 кН. Такое решение представляется вполне приемлемым при крупных кусках обрушенной породы.

Опора секции крепи на забой (см. рис. 4.35, в). Секция крепи опирается призабойной консолью перекрытия на забой. Проблема состоит в том, чтобы секция крепи могла опираться на забой и во время прохода выемочной машины.

Опора секции крепи о кровлю (см. рис. 4.35, г). Секция крепи в задней части перекрытия дополнительно распирается в кровлю при помощи выдвижной опоры. Благодаря этому секция крепи становится достаточно устойчивой, даже если кромка выступа в кровле находится непосредственно над концом призабойной консоли.

Технические решения для обеспечения лучшего прилегания перекрытия к неровной кровле и уменьшения расстояния между забоем и концом консолей части перекрытия показаны на рис. 4.36. Два из них предусматривают использование призабойных консолей; поджимных выдвижных (см. рис. 4.36, а) и откидных (см. рис. 4.36,б). Уменьшить расстояние между забоем и передней кромкой перекрытия крепи можно также за счет перемещения на забой всего перекрытия (см. рис. 4.36,в).

Задача состоит в том, чтобы найти наиболее эффективное и в то же время наиболее простое с технической точки зрения решение.

Техническое решение проблемы консольной части перекрытия упростится, если можно будет отказаться от применения выдвижных или навесных консолей. Речь идет о том случае, когда с помощью выемочной машины забою будет придаваться форма, исключающая проявления отжима угля (рис. 4.37).

Малая подверженность щитовых секций крепи повреждениям при переходе через вывалы пород в кровле достигнута за счет увеличения массы крепи и ее конструктивного усложнения. Масса щитовой крепи составляет в настоящее время от 3,5 до 12 т на 1 м длины лавы. Поскольку стоимость механизированных крепей определяется прежде всего их массой, следовало бы попытаться снизить ее. Направления уменьшения массы крепи: более точное соответствие параметров крепи конкретным условиям эксплуатации, улучшение знания эксплуатационных качеств отдельных разновидностей механизированных крепей; уменьшение массы секций за счет более полного использования распорного усилия гидростоек (перехода на управление крепью с гарантированными начальным распором и рабочим сопротивлением).

На концевых участках лав применение щитовой крепи связано с особыми трудностями из-за повышенной склонности кровли к вывалам, недостатком свободного места вследствие размещения там конвейерных приводов и необходимости согласования работы механизированной крепи с креплением концевых участков и выкладкой околоштрековой полосы. В связи с тем, что трудоемкость выполнения процессов и операций на концевых участках лав составляет примерно половину общей трудоемкости работ, создание специальных секций для концевых участков лав должно быть одним из основных направлений дальнейшего совершенствования щитовых механизированных крепей.

И, наконец, следует продолжать работы по автоматизации управления щитовыми крепями.