Ведерников Н.И. Горные машины и комплексы для добычи и обогащения полезных ископаемых

Подождите немного. Документ загружается.

где V

- скорость перемещения комбайна;

η - к.п.д. режущей части.

Мощность, расходуемая на погрузку угля определяется и из

выражения

1000

рпогр

погр

⋅

кВт,

где F

погр.

- сила сопротивления погрузке угля определяется по

выражению

,hДСF

обпогр

⋅+=

где постоянные С и Д определяются по ОСТ 12.47.001 - 73;

об

- средняя подача за оборот исполнительного органа

V100

об

⋅

Лекция № 2 Оборудование для крепления выработок

Индивидуальные крепи

2.1 Область применения. Классификация.

Угольные месторождения характеризуются большим

разнообразием горно-геологических условий: глубина разработки

колеблется от 60-100 до 1000-1300 м; мощность пластов от 0,45 до 20

м при углах падения от 0 до 90°, а также физико-механических свойств

пород кровли и почвы при газоносности пластов до 15 м

/т при часто

встречающихся геологических нарушениях.

Именно эти факторы влияют на выбор паспорта крепления и

типа крепи для очистного забоя. Правильный выбор средств

крепления, эффективно управляющих горным давлением, является

одним из основных условий высокопроизводительной работы

очистного забоя.

В самом общем виде по основным классификационным

признакам крепь очистных забоев угольных шахт можно

классифицировать следующим образом:

- по углу залегания пласта - для пологих (0-20°),

наклонных (20-45°) и крутых пластов (45-90°);

- по мощности пласта - для пластов мощностью 0,4-1,0

м, 1,0-2,0 м, 2,0-3,5 м, более 3,5 м;

- по взаимодействию с кровлей -поддерживающая,

оградительно-поддерживающая, поддерживающе-оградительная,

оградительная;

- по связи с оборудованием комплекса -

индивидуальная, комплектная, секционная, агрегатная,

сопряжения

В настоящее время все шире внедряется комплексная

механизация выемки угля на базе узкозахватных комбайнов и стругов

с применением передвижных конвейеров и механизированных крепей.

Однако, на сегодняшний день имеют применение и широкозахватные

и узкозахватные комбайны, работающие с индивидуальной крепью.

Широкое применение индивидуальной крепи объясняется

большим разнообразием и сложностью горно-геологических условий,

ограничивающих область применения механизированных крепей.

Индивидуальная крепь состоит из следующих основных

элементов: забойной стойки, посадочной стойки и верхняка, которые

не связаны между собой ни конструктивно, ни кинематически, а

только технологически.

Рисунок 2.1– Классификация стоек

стойки

жесткие трения

гидравлические

Полого-

нарастающего

сопротивле-

ния

Круто-

нарастающего

сопротивле-

ния

Постоянного

сопротивле-

ния

внутренним

питанием

внешним

питанием

Стойка является основным опорным элементом крепи и служит

для поддержания рабочего пространства в лаве. Стойка работает в

сочетании с деревянным или металлическим верхняком.

В основу классификации стоек (рис. 2.1) положены принцип

работы, рабочая характеристика и конструктивное исполнение.

Следует иметь ввиду, что в настоящее время жесткие стойки не

применяются из-за их низкой эффективности

2.2 Особенности конструкции

Рабочая характеристика стоек является одним из важных

факторов, влияющих на состояние поддерживаемой кровли и

показывает зависимость сопротивления от податливости. Рабочее

сопротивление стойки может возрастать резко, плавно или оставаться

постоянным. Поэтому кривая "нагрузка – податливость" в системе

координат может располагаться круто, полого или оставаться

параллельно оси податливости. В связи с этим, стойки делятся на три

группы: крутонарастающего, пологонарастающего и постоянного

сопротивления.

Проседание выдвижной части стойки зависит от ее конусности

и конструкции замкового устройства. В стойках крутонарастающего

сопротивления выдвижная часть изготавливалась с уклоном от 1:100

до 1:200, в стойках пологонарастающего сопротивления – от 1:200 до

1:700.

Характерной особенностью стоек постоянного сопротивления

является то, что сечение выдвижной части постоянно по всей длине

или имеет незначительную конусность (1:750). Их рабочее

сопротивление создается уже при установке или при незначительном

(8–12 мм) опускании выдвижной части под давлением пород кровли.

Характеристика стоек трения постоянного сопротивления приведена

на рис. 2.2.

Стойки трения постоянного сопротивления наиболее

распространены в угольной промышленности. Они предназначены для

крепления очистных забоев на пластах мощностью 0,51–1,3 м; 0,88–

2,45 м; 1,21–1,88 м.

На рисунке 2.3 представлена стойка ТУ постоянного

сопротивления. Стойка состоит из корпуса 1, замкового устройства 2,

выдвижной части 3, верхней 4 и нижней 6 опор. Верхняя опора может

быть двух исполнений – под деревянные или металлические верхняки.

Замковое устройство включает вкладыш 7, горизонтальный клиин 8,

пружину сжатия 9 и штырь 10. Предварительный распор стойки в лаве

между кровлей и почвой осуществляется с помощью двух переносных

клиньев 5, которые поочередно вставляются в щели 11 под торец

выдвижной части и ударами кувалды по клину поднимают ее до

полного распора стойки. После этого забивается клин 8, который

зажимает выдвижную часть стойки в замке. Освободившийся клин 5

извлекается из гнезда.

Рисунок 2.2 – Рабочие характеристики индивидуальных стоек

постоянного сопротивления: 1– стойки трения; 2– гидравлической

стойки

Под действием горного давления выдвижная часть стойки

начинает опускаться вниз, вкладыш 7 за счет сил трения также

смещается вниз по конической поверхности клина 8 на величину хода

самозатяжки (6–8 мм). При этом сопротивление стойки нарастает до

рабочего и в дальнейшем остается практически постоянным. Для

разгрузки стойки выбивают клин 8, при этом пружина 9 возвращает

вкладыш в исходное положение и выдвижная часть опускается вниз.

Величина сопротивления и податливости обеспечивается работой сил

трения в замке.

Рисунок 2.3 – Стойка ТУ

Рисунок 2.4 – Схема взаимодействия сил при работе стойки

трения

На рис. 2.4 показана схема взаимодействия сил при работе

стойки трения. На выдвижную часть и корпус стойки действуют силы

горного давления Р, внутренние силы горного давления Р,

внутренние силы нормального давления N и силы трения F в замке,

определяющие сопротивление стойки. Просадка стойки отсутствует,

если сохраняется неравенство

Р≤ F

=Nf

(2.1)

Если внешние силы больше сил сопротивления F, стойка будет

проседать и равенство (2.1) принимает вид

Р≥F

=Nf

(2.2)

где F

, f

, f – соответствующие силы и коэффициенты трения покоя

и движения.

Конец просадки стойки наступает при достижении равенства

= Р

-∆Р=F (2.3)

где Р

— сила, при которой начинается просадка стойки; Р

— сила,

при которой заканчивается просадка стойки.

2.3. Гидравлические стойки

Опыт работы узкозахватных комбайнов с индивидуальной ме-

таллической крепью доказал преимущество гидравлических стоек

перед стойками трения. Большой начальный распор и малая величина

упругой податливости гидростоек обеспечивают лучшее состояние

кровли и уменьшают ее опускание на 10— 30%. Повышается

безопасность работ в очистном забое и снижаются потери стоек в

выработанном пространстве при их извлечении, что обеспечивается

наличием разгрузочного клапана, позволяющего дистанционно

разгружать стойку.

Гидростойки применяются в качестве призабойной и посадочной

крепи при всех системах разработки, предусматривающих извлечение

крепи и любом способе управления кровлей. Гидравлические стойки

имеют характеристику постоянного сопротивления (рис. J.^, t£).

Промышленностью выпускаются два вида гидростоек — с внутренней

циркуляцией рабочей жидкости и с внешним питанием. Рабочая

жидкость в стойках с внутренней циркуляцией — индустриальное

масло марки И20А или ИЗОА с добавлением специальных ингибиторов,

повышающих антикоррозийную стойкость деталей. В стойках с

внешним питанием используются водомасляиые эмульсии с

антикоррозийными присадками.

Гидравлические стойки с внутренней цирку-

ляцией рабочей жидкости предназначены для крепления

призабойного пространства в пологопадающих пластах (до 25°)

мощностью от 0,65 до 3,4 м при любой системе разработки с

механизированной выемкой угля и различных способах управления

кровлей.

Стойка (рис. 2.5.в) состоит из рабочего цилиндра 1, выдвижной

части 2, поршня 3 со штоком 4, фильтра 5, предохранительного

разгрузочного клапана 6 и съемной рукоятки 7. Раздвижка и распор

стойки осуществляются посредством двухступенчатого насоса,

приводимого в действие кривошипным механизмом 12. В поршнях

стойки и насоса размещается клапанно-распределительная система

насоса 8 и 9.

Полость А выдвижной части заполняется маслом и служит

для него резервуаром. При принудительном движении поршня 3 с

помощью кривошипного механизма 12 с рукояткой 7 рабочая жидкость

перекачивается из полости А в полость Б. При движении поршня

вниз клапан 9 закрывается, но открывается клапан 8 и рабочая жидкость

поступает из полости Б в полость В, при этом выдвижная часть 2

поднимается вверх. Если давление в полости В превысит давление, на

которое отрегулирован клапан 6, последний срабатывает и рабочая

жидкость из полости В переливается в полость А. Для разгрузки

стойки необходимо опустить выдвижную часть: поднимают ручку

разгрузочного устройства 10, при этом открывается клапан 6 и рабочая

жидкость перетекает из полости В в полость А. Пополнение масла

осуществляется через сетчатый фильтр 5, над которым имеется

заливное отверстие с пробкой 11.

Гидравлические стойки с внешним

питанием в отличие от гидростоек с внутренней циркуляцией

рабочей жидкости не имеют встроенного гидронасоса. В этих

стойках рабочая жидкость нагнетается в рабочую полость от внешней

гидравлической системы: от насосной станции, с помощью перенос-

ного насоса с ручным или электрическим приводом и др.

В стойках с внешним питанием (ГВТ и ГВС), выпускаемых

нашей промышленностью, раздвижка и распор осуществляются с

помощью установочного пистолета, присоединенного к насосной

станции (рис. 2.6). Стойка имеет резервуар рабочей жидкости А и

рабочую камеру Б. При подаче жидкости пистолетом 10 последняя

через фильтр 7, отверстие 8 и клапан 9 попадает в резервуар стойки А

и далее через клапан 3 в рабочую полость стойки Б. При этом