СОСТАВ И РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ КРЕПИ

В сложных горно-теологических условиях, где применение механизированных крепей невозможно или экономически нецелесообразно, исполь­зуют индивидуальные крепи.

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. Совместное использование их в процессе эксплуатации позволяет защищать рабочее пространство и управ­лять кровлей. Забойная крепь возводится в призабойном простран­стве и предназначена для поддержания кровли с помощью верхняков. Посадочная крепь возводится на границе рабочего и обрушаемого выработанного пространства и предназначается как для поддержания, так и для удержания края обрушаемой кровли на границе с рабочим пространством. Металлические верхняки, опи­раясь на забойные и посадочные стойки, непосредственно поддер­живают кровлю по всей ширине призабойного пространства.

Одна из основных функций крепи — регулирование опуска­ния пород кровли. По характеру взаимодействия стоек с породами кровли различают стойки жесткие и податливые. Податливые стойки могут иметь характеристики с нарастающим и постоянным сопротивлением. На рис. IV. 13 показаны идеальные механические характеристики некоторых типов стоек.

Стойки с жесткой характеристикой в силу их низкой эффектив­ности и быстрого выхода из строя в угольных шахтах СССР не применяют (за исключением выкладки костров). Металлические стойки могут иметь характеристики II, III и IV типов.

Таким образом, каждая стойка имеет определенную характе­ристику в зависимости от сопротивления Р, препятствующего опусканию пород кровли и вздутию пород почвы, от величины просадки стойки А/.

На рис. IV. 14 дана реальная характеристика податливой ме­таллической стойки.

На рис. IV. 13 и IV. 14 обозначены:

НС — начальное сопротивление стойки, которое она набирает при незначительной просадке (Δl_НС) до наступления основного ее рабочего периода. Иногда эту точку характеристики называют конечным установочным сопротивлением;

ДС — допустимое сопротивление стойки при максимально до­пустимой величине ее просадки (Δl_ДС);

Δl_НС ÷ Δl_ДС —рабочая зона характеристики стойки;

PC — разрушающее сопротивление. Обычно принимают ДС = = 0,6 ÷ 0,7 PC.

Некоторые типы стоек имеют механизм, служащий для созда­ния предварительного распора – начального установочного со­противления стойки.

Зависимости, показанные на рис. IV. 13, являются «идеаль­ными» характеристиками стойки. Реальная характеристика в ра­бочей зоне имеет пилообразный характер (рис. IV. 14). Наклонные участки реальной характеристики соответствуют моменту просадки на Л/ с уменьшением сопротивления стойки на величину АР. Затем наступает нарастание сопротивления стойки без просадки до того момента, пока давление пород кровли и почвы не превысит сопротивляемости стойки в данной точке ее рабочей характери­стики. В гидравлических стойках регулирующим элементом яв­ляется предохранительный клапан, диапазоном перепада давления при срабатывании которого и объясняются пики характеристики.

Металлические стойки трения (рис. IV. 15) состоят из корпуса 3, на котором монтируются все детали стоек; выдвижной части /, входящей в корпус и обеспечивающей сокращение высоты стойки под давлением проседающих пород кровли; замка 2, служащего для фиксации выдвижной части стойки после ее установки и создания сил трения (сил сопротивления) при просадке стоики; верхней / и нижней 5 опор, воспринимающих давление пород кровли и почвы и передающих его на остальные элементы стойки. Если выдвижная часть имеет клиновидную форму с углом ко­нусности а (см. рис. IV.15), то по мере проседания выдвижной части силы нормального давления и трения возрастают. Конус­ность выдвижной части стойки определяет степень крутизны ее характеристики в рабочей зоне. В стойках крутонарастающего со­противления уклон выдвижной части находится в пределах от 1 : 100 до 1 : 200, а в стойках пологонарастающего сопротивле­ния — от 1 : 200 до 1 : 700. Стойка с уклоном менее 1 : 700 отно­сится к стойкам постоянного сопротивления.

Наиболее прогрессивны призабойные гидростойки, которые имеют нагрузочную характеристику постоянного сопротивле­ния. Промышленностью выпускаются два вида гидростоек— с внутренней циркуляцией рабочей жидкости и с внешним пи­танием.

Гидростойка с внутренней циркуляцией рабочей жидкости (рис. 1.16, а) состоит из рабочего цилиндра 9, выдвижной части 8, поршня 7 со штоком 12, фильтра 2, предохранительно-разгрузочного клапана 4 и клапанно-распределительной систе­мы 10 и 11 насоса.

Рис. 1.16. Схемы устройства индивидуальных гидростоек с внутренней цир­куляцией рабочей жидкости (а) и с внешним питанием (б)

Полость А выдвижной части заполняется маслом (индуст­риальное И-20А или И-30А с добавлением специальных инги­биторов, повышаю-щих коррозионную стойкость дета-лей) и служит внутренним резервуа-ром. Раздвижка и распор стойки производятся одноступенчатым порш-невым насосом, приводи­мым в действие кривошипным механизмом 5 с помощью руко­ятки 6. При движении поршня 7 вверх масло переливается из полости А через клапан 11 в полость Б. Затем при движении поршня 7 вниз клапан 11 закрывается, а клапан 10 открывает­ся и рабочая жидкость поступает в полость В и поднимает вверх выдвижную часть 8.

Если давление в полости В превысит величину, на которую отрегулирован предохранительно-разгрузочный клапан 4, топоследний срабатывает и жидкость переливается в полость А. Для разгрузки стойки поднимают вверх ручку разгрузочного устройства 3 и выдвижная часть 8 опускается за счет переливания жидкости из полости В в полость А через клапан 4. Масло пополняется через заливное отверстие 1 (закрываемое проб­кой) и сетчатый фильтр 2.

Гидростойки с внешним питанием не имеют встроенного на­соса. Раздвижка и распор таких стоек осуществляется с по­мощью пистолета 1 (рис. 1.16,6), присоединенного к насосной станции. Жидкость при подаче пистолетом 1 через фильтр 11 и клапан 10 поступает в полость А стойки и далее через клапан 9 в рабочую полость Б стойки. При этом перемещается вверх выдвижная часть 7. После окончания распора перекрывается трехходовой кран 2 пистолета 1 и жидкость, поступает в слив­ную линию 3 насосной станции. Пистолет отключается от стой­ки. Если давление в рабочей полости Б рабочего цилиндра 8 превышает допустимое, то срабатывает предохранительный клапан 4 и обеспечивает необходимую податливость стойки.

Стойка разгружается клапаном 5, который при повороте рычага 6 против часовой стрелки отклоняется влево, в резуль­тате чего открывается отверстие для слива жидкости из полос­ти Б стойки.

В качестве рабочей жидкости в гидростойках с внешним пи­танием используется водомасляная эмульсия с антикоррозион­ной и антифрикционной присадками.