Схема поддерживающей щитовой крепи конструкции ЛГИ (проф. Е. Я. Махно) изображена на рис. 59. Крепь состоит из отдельных секций, каждая из которых в свою очередь состоит из Г-образной рамы 1, распорного устройства 2, перекрытия 3 и выдвижного фартука 4. Распор крепи осуществляется при помощи одного или двух гидравлических домкратов. Ширина перекрытия—лыж устанавливается в зависимости от устойчивости пород кровли. Металлический фартук 4 предохраняет рабочее пространство от просыпания обрушенной породы. Он шарнирно соединен с перекрытием — лыжей 3 и передвигается вместе с ней по специальным направляющим в верхней части опорной рамы. Секции щита прикрепляются болтами к сплошному перекрытию 5 из деревянных брусьев, расположенному по всей длине забоя и соединяющему все элементы щита в одно целое. Секции щита шарнирно соединены, что обеспечивает гибкость всей конструкции. Наличие сплошного деревянного перекрытия облегчает демонтаж секций щита.
Распорное устройство у этих щитов служит только для предупреждения расслаивания пород кровли в пределах рабочего пространства. Опыт эксплуатации таких щитов в Донбассе показывает, что фактические нагрузки на распорные стойки обычно малы, поскольку щит работает как бы под прикрытием расположенных ниже него забоя пласта и выше не основную нагрузку со стороны кровли.
Рассмотрим кратко принцип работы щита.
В его работе четко выделяются стадии: начальная, пусковая, рабочая. В начальной стадии после монтажа щита над ним преднамеренно насыпают дробленые горные породы (неслеживающиеся), называемые «породной подушкой». Ее высота принимается примерно 1,2—1,5 мощности пласта.
В период пусковой стадии щит переводится из горизонтально-то положения, в котором он монтируется, в рабочее—нормальное к мощности пласта. Это достигается несколькими поочередными взрываниями бортового целика — очистного забоя (траншеи) у почвы.
В период рабочей стадии производится выемка угля путем углубления дна траншеи под щитом и разрушения верхних частей бортов траншеи (целиков) у кровли и почвы пласта. Это приводит к опусканиям (падениям) щита. При достаточно больших углах падения пласта (50° и более) следом за щитом перемещаются дробленые породы («подушка»), представляющие своего рода самотечную закладку.
Породная подушка является важнейшим элементом щитовой крепи, предназначенным не только для защиты щита от динамических нагрузок, но и для непосредственного поддержания кровли на границе выработанного пространства.
Для обеспечения надежного поддержания кровли в призабойном пространстве породная подушка должна обладать достаточной несущей способностью, которая определяется механической прочностью и состоянием слагающих пород.
При опускании щита и породной подушки куски породы у почвы пласта перемещаются медленнее расположенных у кровли.
Первое обрушение кровли происходит в начальный период работы щита у вентиляционного штрека. По мере опускания щита и заполнения выработанного пространства обрушенными породами кровли выше «подушки» начинают обрушаться новые участки кровли.
Формы первого и последующих обрушений непосредственной и основной кровель имеют качественную аналогию с таковыми для пологого падения. Более подробно об этом явлении изложено в работах [3, 4].
При относительно малой мощности пласта опускающиеся породы кровли могут зажимать обрушенные породы кровли, а при дальнейшем подвигании щита в выработанном пространстве могут образовываться полости. Подобное явление может возникать и при обрушениях прочной кровли большими плитами, которые могут расклиниваться между кровлей и почвой. Опасность таких полостей заключается в возможности падений крупных глыб, которые могут наносить удары по щиту, что может приводить к авариям — разрушениям щита.
Рассмотрим характер действия нагрузок на щит в рабочей стадии, в которой выделяются периоды остановки и опускания (падения) щита.
Характер действия нагрузок в период остановки щита показан: на рис. 57, а для оградительного и на рис. 57,6—для поддерживающего щитов [З].
В обоих случаях эпюры давления породной подушки и зон интенсивного дробления пород идентичны и при 90°<а>50° имеют максимумы, смещенные к почве пласта. Поскольку краевая зона пласта при оградительных щитах деформируется интенсивнее (ослаблена углеспускными печами)—интенсивность опорного давления у забоя меньше.
В результате действия опорного давления краевая зона пласта впереди забоя деформируется на величину Dh1. Вследствие этого, а также изменений мощности ширина оградительных передвижных щитов Ь должна приниматься меньше мощности пласта на величину b=m-(Dh1+Dh2), где Dh2—запас на уменьшение мощности пласта.
Стадии работы
Рис. 60. Динамика реакции оградительного щита
Рис. 61. Расчетная схема к определению нагрузок на щитовую крепь
На рис. 60 показан график изменения суммарных реакций самопередвигающегося оградительного щита во времени в процессе работы [З]. В начальной стадии работы щита в период 0—to реакции щита / достигают своего расчетного значения Ррасч. В пусковой стадии в период t0-tn реакции щита уменьшаются вслед ствие того, что'щит уходит из- под нагрузок. В рабочей стадии» за пределами tn, щит опускается в периоды tn-t1 t1-t2 и т. д. при выбранном для данных условий шаге опускания lш (рис. 61).
Начиная с момента остановки щита (t1,t2, ...), его суммарная реакция постепенно возрастает (кривая 2, см. рис. 60), в момент падения щита его реакция резко уменьшается до величины Rmin, а в момент удара щита о целики траншеи его реакция резко возрастает (кривая 3) до величин, которые в принципе могут превышать Rрасч
При правильно выбранном шаге опускания щита он падает с небольших высот, поэтому энергия его ударов о целики мала и, следовательно, его суммарная реакция мала, и, как показывают эксперименты [20], расчетную реакцию щита следует принимать по ее значению для начальной стадии, т. е. для статического состояния. На рис. 61 показана расчетная схема, где величина h принята по максимальной интенсивности нагрузки на щит, что идет в запас величин реакций щита.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.