Исследование влияния боковой устойчивости секций на кинематику крепи в плоскости пласта Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

------------------------------------------------ © Е.И. Винников, 2005

УДК 622.272:622.281.8 Е.И. Винников

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ БОКОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СЕКЦИЙ НА КИНЕМАТИКУ КРЕПИ В ПЛОСКОСТИ ПЛАСТА

Семинар № 16

~П работе рассмотрены два вида -Щ-З кинематических схем крепей с различными способами обеспечения устойчивости в профильной плоскости. Так, в крепях с однотипными парами (рис. 1, а) устойчивость секций обеспечивается за счет жесткости гидроштанг в профильной плоскости, а приспосабливаемость к гипсометрии пласта осуществляется за счет запаса подвижности стойки относительно кинематической цепочки гидроштанг, а между соседними основаниями и верхними перекрытиями образован зазор, величина которого не позволяет им контактировать между собой.

Рис. 1. Влияние гипсометрии пласта на кинематику крепей с различными типами связей

В крепях с комбинированными кинематическими парами устойчивость секций в профильной плоскости обеспечивается за счет контактирования соседних секций по основаниям и верхним перекрытиям.

С точки зрения аналитических и шахтных исследований кинематическая схема крепей с однотипными парами является более простой, так как верхняки и основания не контактируют между собой, а расчет, как показывает математическое моделирование схемы с комбинированными парами, достаточен для определения конечных положений секций крепи.

Опора секций по верхнякам и основаниям в профильной плоскости конструктивно проста, но в шахтных условиях из-за гипсометрии пласта и неровностей боковых пород происходит расстыковка сек-

ций. Величина расстыковки Si по основаниям оказывает влияние на фиксацию секций в конечном положении шага в плоскости пласта и является одной из причин заклинивания секций.

Как следует из гипотезы рациональных кинематических пар, комбинирование различных типов пар в одной кинематической схеме крепи не рекомендуется. Отсюда вывод, что приведенная схема с гидропатронами по основаниям и по верхним перекрытиям также должны применяться гидропатроны, а значит и опора верхних перекрытий в плоскости пласта должна осуществляться через гидропатроны (рис. 2). Как вариант, определение величины зазора по верхним перекрытиям определим из условия, что кинематическая схема крепи в плоскости по основаниям секций принимаем за основную.

Возможны два варианта кривизны пласта (рис. 2, а, б). При первом варианте расположения секций (рис. 2, а) происходит раскрытие стыков верхняков, при условии установки секций по нормали к

Рис. 2. Схема для определения величины зазоров по верхним перекрытиям

почве, что на кинематику крепи по основаниям влияния не оказывает, а постоянство интервалов по основаниям сохраняется. При втором варианте расположение секций (рис. 2, б) происходит уменьшение зазоров по верхнякам за счет складывания гидропатронов, при том же условии. Определим величину уменьшения интервалов по верхнякам, исходя из конструктивных размеров крепей с комбинированными парами. При ширине основания 930 мм и минимальной кривизне гипсометрии крутого пласта R = 30 м (по данным ИГД им. А.А. Скочинского), tgф= 0,031.

Из этих условий уменьшение зазора по верхнякам составит / % = 0,031-1120 = 35 мм, где величина, например, 1120 мм -высота секции при максимальной раздвижке стоек секции. Однако шахтные исследования крепей с комбинированными и однотипными кинематическими парами показывают, что при наличии местных нарушений боковых пород угол относительно перекоса достигает 6°, при условии нормальной установки оси секций к поверхности почвы, исходя из этих условий Г = 105 мм. Такой зазор уменьшает коэффициент затяжки кровли и увеличивает удельное давление на кровлю до 14 %. Определение оптимальной величины зазора по верхнякам можно вычислить, например, исходя из коэффициента затяжки кровли. В крепях с комбинированными связями он равен 0,9. Исходя из этого, оптимальная величина зазора по верхним перекрытиям / % = 83 мм (рис. 2, в, г).

Для данного примера / % является максимально допустимой величиной. Следовательно, оптимальная величина зазора по верхнякам, исходя из коэффициента затяжки кровли (/ % = 83 мм) и от угла относительно перекоса, (/ % = =105 мм) различные по величине.

Рассмотрим на примере, что в этом случае будет происходить (рис. 3, а, б). Если во время распора второй секции угол относительно перекоса достигает 6°, то 83 мм будут компенсированы за счет складывания верхних гидропатронов, а остальные 22 мм - за счет перекоса стойки относительно основания (рис. 3, а). Однако возможен и второй вариант расположения секций в профильной плоскости, когда при распоре второй секции (рис. 3, 6) будет уменьшаться зазор /по основаниям.

Очевидно что, такой вариант расположения секций крепи в конечных положениях может приводить к заклиниванию линейных секций при их многократных передвижениях. В этом случае необходимо при распоре секций включить верхние гидропатроны (от передвигаемой секции) на основаниях секций, чтобы компенсировать уменьшение зазора. В профильной плоскости происходит смещение оснований относительно верхняков, что вызывает перекос секций крепи относительно оси.

Анализируя вышеизложенное, можно сделать вывод, что управление гидропатронами нужно производить в следующем порядке:

Рис. 3. Боковая устойчивость секций крепи со связями скользящего типа

а) при монтаже крепи в лаве необходимо, чтобы все гидропатроны по основаниям и верхнякам имели максимальную раздвижность;

б) во время движения секции нижние гидропатроны по основанию и верхняку секции гидравлически раздвигаются, а верхние связаны со сливом или принудительно складываются;

в) в конечном положении шага секции нижние гидропатроны по основанию от передвигаемой секции гидравлически раздвигаются до максимальной величины, а нижние гидропатроны верхняка остаются запертыми;

г) во время распора секции нижние гидропатроны от передвигаемой секции гидравлически заперты, а верхние - раздвигаются.

Эти исследования показывают, что при проектировании кинематических схем ОМК должно учитываться их пространственное устройство, а основной может быть только одна кинематическая схема комплекса в плоскости пласта.

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------

Винников Е.И. - доцент, кандидат технических наук, филиал Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова (технического университета) «Воркутинский горный институт».

-------------------------------------------- © В.В. Габов, С.Л. Иванов,

Д.А. Задков, А.А. Банников,

2005

УДК 622.236.001.5

В.В. Габов, С.Л. Иванов, Д.А. Задков, А.А.Банников

РАЗВИТИЕ СПОСОБОВ ОТДЕЛЕНИЯ УГЛЯ ОТ МАССИВА ДОБЫЧНЫМИ МАШИНАМИ

Семинар № 16