Индивидуальная металлическая крепь

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ КРЕПЬ (а. unitary steel strut, unitary metal support; н. Einzelstempel; ф. soutenement metallique individuel; и. entibacion metalica individual) — конструктивная разновидность металлической крепи очистных выработок, состоящая из отдельных, не связанных между собой конструктивно рам или стоек, переставляемых (перемещаемых) вслед за подвиганием забоя без применения средств механизации.

Индивидуальную металлическую крепь начали применять в угольной промышленности различных стран в начале 20 века. В СССР крепь широко используется с 1939 — с момента организации серийного изготовления индивидуальной металлической крепи на заводах угольного машиностроения. Первоначально индивидуальную металлическую крепь применяли в очистных выработках преимущественно пологих и наклонных пластов, но с внедрением в этих условиях механизированных металлических крепей область использования индивидуальной металлической крепи начала постепенно сокращаться. Индивидуальную металлическую крепь по производственному назначению разделяют на призабойную и посадочную (специальную).

Призабойная индивидуальная металлическая крепь предназначена для поддержания кровли в рабочем пространстве очистной выработки. Она обычно состоит из стоек и верхняков. Эту крепь устанавливают в одну линию вдоль очистного забоя перпендикулярно почве пласта, убирая со стороны выработанного пространства. Металлические стойки для очистных забоев по характеру взаимодействия с кровлей и почвой и предохранения от перегрузки подразделяют на жёсткие и податливые. Жёсткие металлические стойки применялись (до 60-х годов) в начальный период индивидуальной металлической крепи внедрения призабойной индивидуальной металлической крепи; представляли собой отрезок рельса (двутавра) с деревянной подкладкой или цельно натянутой стальной трубы диаметром 100-150 мм с забитой внутрь деревянной стойкой, концы которой выступали из трубы на 50-80 мм. Податливые металлические стойки по конструктивному исполнению узлов податливости подразделяют на гидравлические стойки (основной тип индивидуальной металлической крепи) и стойки трения.

Призабойная податливая металлическая стойка трения (рис. 1) состоит из основания, выдвижной части и замка, а замок, в свою очередь, — из корпуса и клиньев. Стойки трения могут быть с постоянным и нарастающим сопротивлением. Первые по сравнению со стойками нарастающего сопротивления обладают рядом достоинств: с начала работы с полной рабочей нагрузкой оказывают сопротивление опусканию кровли, т.е. максимально препятствуют расслоению и растрескиванию последней; во всём диапазоне раздвижки защищены от перегрузки и поломки; способствуют равномерности распределения давления пород между всеми стойками в забое. Основные преимущества призабойных стоек трения — простота конструкции, дешевизна, возможность их применения в условиях взрывной отбойки угля и др. Недостатки — большой разброс (±20-45%) и зависимость номинального рабочего сопротивления от коэффициента трения между поверхностями выдвижной части стойки и деталями замка (нестабильного в шахтных условиях), относительно незначительный начальный распор (20-40 кН) и большая трудоёмкость работ по креплению, отсутствие дистанционной разгрузки и большие потери стоек (до 4%). Вследствие этих недостатков применение стоек трения уменьшается. Металлические верхняки — элементы, передающие усилия рабочего сопротивления стоек породам кровли и равномерно распределяющие его по поверхности кровли. Наибольшее распространение в индивидуальной металлической крепи получили шарнирные металлические верхняки (рис. 2), состоящие из балки, сваренной из двухтавровых специальных профилей проката, на одном конце которой имеется проушина с серьгой, на другом — две щеки с пальцем шарнира, а также распорный клин, связанный с балкой верхняка цепочкой.

Длина шарнирного верхняка зависит от ширины захвата исполнительного органа очистного комбайна. Серийно выпускаемые в СССР шарнирные верхняки имеют допустимый изгибающий момент 24-38 кНм, массу 16-29 кг, длиной 920-1384 мм, высотой 60-86 мм, шириной 70-80 мм.

Посадочные индивидуальные металлические крепи используют для управления обрушением кровли. Состоит она из стоек с увеличенным рабочим сопротивлением, которые устанавливают в ряд или в шахматном порядке по линии обрушения кровли параллельно линии забоя на границе с погашаемым выработанным пространством; передвигают (переносят) последовательно (каждую посадочную стойку) на шаг, увязанный с шагом подвигания забоя. В качестве посадочных стоек применяют как стойки трения, так и гидравлические, в СССР — только стойки трения, состоящие из конусной станины, в цилиндрическое отверстие которой в виде гайки вставлен винтовой стержень с круглой опорой на свободном конце, и замка, фиксирующего стержень. Рабочее сопротивление стойки 1000-2000 кН, податливость при рабочем сопротивлении 20-140 мм, масса 95-364 кг.