Гидропривод механизированных крепей

М Г Г У 

московский 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

С О В Е Т 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
МОСКОВСКОГО 
ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

Председатель 

Л.А. 
ПУЧКОВ 
ректор 
МГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

Зам. 
председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 
директор 
Издательства 
МГГУ 

Члены редсоветпа 

ИВ. 
ДЕМЕНТЬЕВ 
академик 
РАЕН 

А.П.ДМИТРИЕВ 
академик 
РАЕН 

Б.А. 
КАРТОЗИЯ 
академик 
РАЕН 

В.В. 
КУРЕХИН 
академик 
РАЕН 

М.В. 
КУРЛЕНЯ 
академик 
РАН 

В.И. 
ОСИПОВ 
академик 
РАН 

э.м. 
СОКОЛОВ 
академик 
МАН 
ВШ 

К.Н. 
ТРУБЕЦКОЙ 
академик 
РАН 

В.В. 
ХРОНИН 
профессор 

В.А. 
ЧАНТУРИЯ 
академик 
РАН 

Е.И. 
ШЕМЯКИН 
академик 
РАН 

В Ы С Ш Е Е Г О Р Н О Е 
О Б Р А З О В А Н И Е 

А. М. 
БАЛАБЫШКО 

В. П. 
РУЖИЦКИЙ 
К. М. 
ПЕРВОЕ 

ГИДРОПРИВОД 
МЕХАНИЗИРОВАННЫХ 
КРЕПЕЙ 

Допущено 
Учебно-методическим 
объединением 
вузов Российской Федерации по образованию в 
области 
горного 
дела в качестве 
учебного 
пособия 
для студентов 
вузов, 
обучающихся 
по специальности «Горные машины и оборудование» 
направления 
подготовки 
дипломированных 
специалистов 
«Технологические 
машины 
и оборудование» 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
МОСКОВСКОГО 
ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО 
УНИВЕРСИТЕТА 

2 0 0 2 

УДК 622.284.54-822:621.6.035.004.55 
ББК 34.447 
Ба12 

Рецензенты: 

• проф., д-р техн. наук Ю.Д. Красников 
(Московский государственный открытый университет) 

• проф., д-р техн. наук Ю.Н. Кузнецов 
(Московский государственный горный университет) 

Балабышко А.М., Ружицкий В.П., Первов К.М. 

Ба 12 
Гидропривод механизированных крепей: Учеб. пособие. — М.: Издательство Московского государственного 
горного университета, 2002. — 138 с.:ил. 

ISBN 5-7418-0219-2 

Приведены схемы и описание работы применяемых в настоящее 
время насосных станций гидросистем механизированных крепей. Даны характеристики и состав рабочих жидкостей гидросистем механизированных крепей, рассмотрены проблемы, связанные с их эксплуатацией. Пособие дает полное представление об имеющихся способах 
и оборудовании для приготовления рабочих жидкостей. Оно написано 
с использованием материалов и документов, действующих в угольной 
промышленности Российской федерации. 

Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Горные 
машины и оборудование» направления подготовки дипломированных 
специалистов «Технологические машины и оборудование». 

УДК 622.284.54-822:621.6.035.004.55 

ББК 34.447 

ISBN 5-7418-0219-2 
© A.M. Балабышко, В.П. Ружицкий, 

К.М. Первов, 2002 
© Издательство МГГУ, 2002 

Глава 1 

МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ 
КРЕПИ 

Механизированная крепь [1] для очистных выработок является сложной горной машиной, входящей в состав механизированного комплекса, она предназначена для закрепления и ограждения лавы в зоне выработки угля, самопередвижения в 
пласте по мере его отработки, а также передвижки и удержания 
забойного скребкового конвейера или базовой балки вместе с 
выемочной машиной. Эта машина эксплуатируется в условиях 
стесненного рабочего пространства, запыленной атмосферы, 
обводненности. На механизированную крепь действуют в разных направлениях большие нагрузки, обусловленные взаимодействием с боковыми породами и вызванные работой выемочной машины, забойного конвейера и других узлов. 

Главными конструктивными особенностями механизированной крепи являются секционное строение из секций одного 
или (реже) двух типов и большая длина (100—350 м). В механизированной крепи секции располагаются по длине (вдоль лавы), 
не имеют жесткого соединения друг с другом, поэтому возможны их значительные относительные смещения. Секции, расположенные на концевых участках механизированной крепи, называются концевыми, остальные — линейными. 

Секция механизированной крепи — 
самостоятельная 
структурная единица механизированной крепи очистного забоя, способная на ограниченной его длине, равной ширине секции, поддерживать призабойное пространство очистного забоя 
в рабочем и безопасном состояниях. 

В механизированных крепях, называемых 
агрегатными, 
секции подвижными телескопическими связями соединяются в 
группы, называемые комплектами. В комплект входит обычно 
две секции, но может быть и трехсекционный комплект. Механизированная крепь, состоящая из комплектов, называется 
комплектной. 

Устройство секции крепи агрегатного типа изображено на 
рис. 1., где показаны типичные узлы гидромеханической системы секции. Гидроцилиндры, используемые для приведения ее в 

5 

2 
3 
4 5 6 
7 
8 
9 

Рис. 1. Схема гидромеханической системы секций механизированной крепи: 
/ —напорная 
магистраль крепи; 2 —сливная 
магистраль: 3 —трубопровод; 
4 
—гидрораспределитель; 5 —стоечный блок; 6 —перекрытие: 
7 — гидрозамок; 8 
—гидростойка: 
9—кровля; 
10—почва; 
11 —предохранительный 
клапан: 12 —основание; 
13 
—гидродомкрат; 14—секция 
конвейера; 15—трубопровод: 
16—насос 

действие, можно условно разделить на основные (гидростойки 
и гидродомкраты) и дополнительные. К последним относятся 
гидропатроны и прочие гидроцилиндры для выравнивания 
элементов крепи, управления положением крепи в пласте, создания усилий на консолях перекрытий и т. д. 

В зависимости от конструктивной схемы крепи в секциях 
бывает от 1 до 7 гидростоек, 1-2 гидродомкрата передвижения, 
до 5 дополнительных гидроцилиндров. 

Число стоечных гидроблоков в секциях может быть также 
различным. В одно-, двух-, и иногда в трехстоечных секциях 
для управления работой каждой гидростойки используется отдельный стоечный блок. В многостоечных секциях может применяться один гидроблок управления на группу стоек. В этом 
случае поршневые полости стоек образуют общую замкнутую 
систему (по схеме сообщающихся сосудов), давление в которой 
контролируется одним предохранительным клапаном. Такая 
схема обеспечивает равномерное распределение нагрузки между гидростойками и более простое управление. Обычно в об
6 

щую замкнутую систему объединяются поршневые полости 
гидростоек одного ряда (вдоль лавы) или группы гидростоек в 
усиленных секциях. 

1.1. Роль и значение механизированной крепи 

в комплексно-механизированном 
очистном забое 

Из основных 
элементов очистного 
механизированного 
комплекса (комбайна, конвейера, крепи) особую роль выполняет именно крепь, задачи которой — обеспечение хорошего состояния кровли в призабойном пространстве лавы и управление ею полным обрушением в выработанном пространстве, механизации процессов крепления и управления кровлей, а также 
передвижения конвейера и удержания его от сползания [2]. 

Большое разнообразие и изменчивость свойств и строения 
угольных пластов и боковых пород обусловливают целый ряд 
трудностей при конструировании основных элементов комплекса. Эти трудности усугубляются необходимостью удовлетворения ряда обязательных специфических требований безопасности и пылегазового режима угольных шахт. 

Все элементы комплекса должны удовлетворять условиям 
подземной разработки, зависящим от природных, естественногеологических и горно-технических факторов. Однако механизированная крепь находится в наибольшей зависимости от «капризов природы», так как она непосредственно взаимодействует с породами кровли, которые постоянно находятся в динамике (породы деформируются, разрушаются и перемещаются), и 
при этом следует учесть, что масса крепи несравнимо мала по 
сравнению с массой боковых пород. После монтажа и до полной отработки столба крепь не может быть выведена из этого 
взаимодействия (за исключением отдельных секций). 

На тип, конструкцию и параметры механизированной крепи оказывает влияние значительно большее число геологических и горно-технических факторов, чем на другие элементы 
комплекса. Они зависят в основном от мощности и угла падения пласта, его гипсометрии, глубины работ, состава, строения, 
физико-механических свойств пород кровли и почвы, тектони
7 

ческой нарушенности шахтного поля и т. д. Дополнительными 
осложняющими факторами являются геологические нарушения, 
обводненность, газообильность, ударо- и выбросоопасность 
пластов и др. 

Анализ опыта эксплуатации комплексов с механизированными крепями показал, что несоответствие 
механизированной 
крепи только лишь одному фактору горно-геологических условий приводит к снижению производительности комплекса на 
20—50 %, а при наличии двух-трех осложняющих факторов его 
производительность снижается в 2—5 раз по сравнению с показателями в условиях, полностью соответствующих характеристике крепи. 

Трудоемкость процессов крепления и управления кровлей в 
лавах с индивидуальной крепью составляет 70—80 % всего объема работ. Поэтому механизированная крепь определяет уровень механизации основных производственных процессов 
в 
очистном забое и возможность их автоматизации. Более 80 % 
затрат на изготовление и эксплуатацию комплекса, включая 
монтаж, демонтаж и работы по обслуживанию и ремонту, связаны с механизированной крепью. 

Глава 2 

ГИДРОПРИВОД 
МЕХАНИЗИРОВАННЫХ 
КРЕПЕЙ 

2.1. Общая характеристика 
гидропривода 

Гидропривод 
механизированной 
крепи включает в 
себя один или несколько насосов объемного типа, гидродвигатели поступательного действия, гидромагистрали, распределительную, предохранительную и контрольную аппаратуру и 
предназначен для выполнения всех предусмотренных технологией операций по поддержанию боковых пород, передвижению 
секций базы, а также вспомогательных операций по управлению секциями. 

Гидросистема механизированной крепи — элементы 
и структура гидропривода механизированной крепи. Включает 
гидросистемы всех секций, соединяющие их магистрали, насосную станцию и центральный пульт управления. 

Гидросистема крепи — часть гидросистемы механизированной крепи, расположенная в секции. В нее входят гидроцилиндры (гидростойки, гидродомкраты и вспомогательные 
гидроцилиндры), гидрораспределители и стоечные гидроблоки, 
соединенные гидролиниями по определенной схеме. 

Система подпора — часть гидросистемы, включающая 
гидролинии, клапаны и распределители (иногда и специальные 
гидроцилиндры), с помощью которых создается и поддерживается определенное усилие контакта перекрытия с кровлей в период передвижения секции. 

Система устойчивости гидравлическая — часть гидросистемы механизированной крепи, предназначенная для сохранения секций заданного положения в пространстве. 

Насосная станция — агрегат, в котором механическая 
энергия двигателя преобразуется в потенциальную и кинетическую энергии рабочей жидкости. Насосная станция состоит из 
гидробака, двигателя, одного или нескольких насосов, аппаратуры контроля, регулирования, управления и вспомогательных 
устройств. 

9 

Гидрораспределитель (распределитель) предназначен 
для изменения направления потока рабочей среды в двух или 
более гидролиниях. Гидрораспределители 
механизированной 
крепи делятся по назначению на силовые и командные, магистральные и секционные. Силовой гидрораспределитель служит 
для управления потоком жидкости в гидропередаче, командный 
— для передачи гидравлического импульса-сигнала на переключение силового гидрораспределителя или другого командного аппарата. Магистральный гидрораспределитель устанавливается в одном из штреков или на концевых секциях механизированной 
крепи 
и 
предназначается 
для 
соединения 
магистралей крепи с напорной и сливной линиями насосной 
станции; конструктивно объединенный с другой гидроаппаратурой (предохранительными, обратными и другими клапанами, 
реле, манометрами и т. д.), он называется центральным гидропультом управления. Секционный гидрораспределитель устанавливается на секции. Силовой секционный гидрораспределитель предназначен для соединения рабочих полостей гидродвигателей секции с магистралями механизированной крепи. По 
виду энергии, используемой для переключения, различают гидрораспределители с ручным, механическим, гидравлическим и 
электрическим управлением. 

Стойка гидравлическая (гидростойка) — гидроцилиндр 
механизированной крепи, предназначенный для создания определенного сопротивления опусканию кровли. Стойки бывают 
одностороннего и двустороннего действия, одинарной и многократной раздвижности. В гидростойках одностороннего действия поршень движется энергией жидкости в одном направлении, в гидростойках двустороннего действия - в двух направлениях. 
Раздвижность 
одинарной 
гидростойки 
равна 
ходу 
гидроцилиндра. Гидростойка двойной или многократной раздвижности состоит из двух или нескольких встроенных один в 
другой цилиндров, и развижность ее равна сумме их ходов. 

Гидроблок стоечный — объединенные в одном узле 
предохранительный гидроклапан, односторонний гидрозамок 
гидростойки и индикатор давления. 

Гидродомкрат — гидроцилиндр механизированной крепи, предназначенный для перемещения ее узлов. Гидродомкраты бывают одностороннего и двустороннего действия (см. 

10