Механизированная крепь в горных выработках¶

Механизированная крепь в горных выработках — это комплекс гидравлических устройств, предназначенный для крепления очистного забоя и управления горным давлением при подземной добыче полезных ископаемых. В отличие от индивидуальной (деревянной или металлической) крепи, механизированная крепь представляет собой самопередвигающуюся систему, которая одновременно выполняет функции поддержания кровли, ограждения рабочего пространства, передвижения и управления обрушением пород. Наибольшее распространение получила в угольной промышленности при отработке пологих и наклонных пластов.

¶История

До середины XX века очистные забои крепили индивидуальной крепью: деревянными стойками, металлическими стойками трения и призабойной крепью. Это было трудоёмко и травмоопасно. Первые образцы механизированной крепи появились в 1950-х годах в Великобритании и ФРГ, а с 1960-х годов началось массовое внедрение комплексов на шахтах СССР, Польши и других стран. Развитие шло параллельно с созданием узкозахватных комбайнов и скребковых конвейеров, что позволило объединить добычу, крепление и передвижение забоя в единый технологический цикл.

¶Классификация

По назначению и конструкции выделяют несколько типов.

По способу передвижения различают крепи с передвижкой на забой (подтягиванием) и на выработанное пространство. По типу секций — одностоечные и многостоечные, с одной или несколькими гидростойками.

¶Устройство

Основные элементы секции механизированной крепи:

• Гидростойки — цилиндры, воспринимающие горное давление; бывают одно- и двухтелескопические.
• Перекрытие — верхняя часть, контактирующая с кровлей.
• Основание — опора, передающая усилие на почву пласта.
• Ограждающий козырёк — защищает рабочее пространство от обрушенных пород.
• Гидросистема — насосная станция, трубопроводы, клапаны и распределители, обеспечивающие распор, разгрузку и передвижку.
• Передвижчик — механизм, перемещающий секцию к забою.

Секции соединяются в лаву, образуя непрерывную линию крепи вдоль очистного забоя. Управление может быть ручным, дистанционным или автоматизированным.

¶Применение и значение

Механизированная крепь применяется преимущественно в угольных шахтах при отработке пластов мощностью от 0,7 до 4—5 метров, а также в некоторых рудниках. Она позволяет:

• повысить безопасность труда, снизив риск обрушений;
• увеличить нагрузку на забой и производительность комплекса;
• сократить численность рабочих в лаве;
• обеспечить высокую скорость передвижения забоя.

Комплекс «механизированная крепь — комбайн — конвейер» образует очистной механизированный комплекс, работающий по челночной или односторонней схеме.

¶Ограничения

Эффективность крепи зависит от устойчивости кровли и почвы, угла падения пласта и наличия геологических нарушений. При слабых неустойчивых породах, резких изменениях мощности пласта и тектонических разрывах применение механизированных крепей затруднено или невозможно. Стоимость комплекса и его монтаж требуют значительных капитальных затрат, что ограничивает применение на малых предприятиях.

¶Современное состояние

Современные механизированные крепи оснащаются датчиками давления, системами автоматического управления и позиционирования, что позволяет интегрировать их в «умные шахты». Ведущие производители — компании из Германии, Китая, США и России — выпускают секции с усилием распора до нескольких тысяч килоньютонов. Развитие идёт в направлении повышения надёжности гидравлики, снижения металлоёмкости и расширения диапазона горно-геологических условий применения.