ЩИТОВАЯ КРЕПЬ Российский патент 1994 года по МПК E21D19/02 

Изобретение относится к горному делу, а именно к созданию передвижных крепей, и может найти применение при разработке мощных крутых угольных пластов.

Известна самопередвигающаяся щитовая крепь (СК) оградительного типа, используемая для отработки мощных угольных пластов наклонного падения. Щитовая крепь состоит из отдельных секций, включающих плоское перекрытие, передние и задние лыжи, опорный стойки, соединяющие передние и задние лыжи. В поперечном сечении крепь представляет жесткий треугольник неизменной формы и сечения, который перемещается по падению пласта за счет давления обрушенных пород [1] . Недостатком известной крепи является ограниченная область применения по углам падения пластов, которые составляют 45-55^о. При меньших углах падения давления перепускающихся пород недостаточно для перемещения крепи, а при больших углах падения крепь опрокидывается на забой под действием обрушенных и перепускающихся пород. В результате забой приходит в аварийное состояние и выходят из строя.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является щитовая крепь, состоящая из отдельных секций, включающая перекрытие, соединенное через опорные стойки с передней частью лыж и через домкраты передвижки с задней частью лыж, выполненных с объемной опорой, козырек, шарнирно закрепленный на перекрытии. Перемещение известной крепи осуществляется при помощи домкратов передвижки, а также давления перепускающихся пород [2] .

Недостатком известной крепи является также ограниченная область использования по углам падения пластов, которые составляют 35-50^о. При больших углах падения под действием давления перепускающихся пород секции крепи опрокидываются на забой и вывести их в рабочее положение, как правило, не удается. При опрокидывании секций задняя часть лыж отходит от почвы пласта и пространство между почвой пласта и лыжами заполняется перепускающимися породами, что еще в большей степени затрудняет перевод крепи в нормальное рабочее состояние.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей при различных углах падения пласта за счет исключения опрокидывания секций.

Поставленная цель достигается тем, что перекрытие снабжено ползунами и выполнено с упорами и с направляющими, в которых установлены ползуны, шарнирно соединенные через домкраты передвижки с объемной опорой, которая посредством траверс шарнирно соединена с козырьком, уложенным на задний конец перекрытия.

Таким образом, авторы претендуют на следующие отличительные признаки:
- перекрытие снабжено ползунами и выполнено с упорами и направляющими, в которых установлены ползуны. Использование ползунов с направляющими и упорами широко известно в технике;
- ползуны шарнирно соединены через домкраты передвижки с объемной опорой, которой снабжены лыжи. Авторам неизвестно ни в науке ни в технике, чтобы лыжи соединялись с перекрытием шарнирно через домкраты передвижки и ползуны, установленные в направляющих;
- объемная опора посредством траверс шарнирно соединена с козырьком, уложенным на задний конец перекрытия. Авторам не известно ни в науке, ни в технике, чтобы козырек, уложенный на задний конец перекрытия, шарнирно соединялся с объемной опорой (лыжами) посредством траверс.

На фиг. 1 представлена секция щитовой крепи, поперечное сечение; на фиг. 2 - положение и соединение козырька с объемной опорой посредством траверс в поперечном сечении секции.

Щитовая крепь содержит струг 1 с поддерживающим его гидродомкратами 2 и 3 и отдельные секции, включающие перекрытие 4, на котором укреплены упоры 5 и 6 с направляющими 7, в которых установлены ползуны 8. Последние шарнирно соединены с домкратами передвижки 9, вторые концы которых шарнирно укреплены на объемной опоре 10, которой снабжены задние части лыж 11. Передние части лыж 11 шарнирно соединены с перекрытием опорными стойками 12. На лыжах 11 укреплены гидродомкраты 2 и 3, поддерживающие струг 1. Объемная опора 10 шарнирно соединена траверсами 13 с козырьком 14 через кронштейн 15. Траверсы 13 расположены в пазах 16 перекрытия 4.

Щитовая крепь работает следующим образом.

В исходном положении секции щитовой крепи перекрытием 4 и лыжами 11 опираются на угольный массив и почву пласта, а домкраты передвижки 9 находятся в сдвинутом положении. Для выемки и транспортировки угля щитовая крепь снабжена конвейеростругом 1. Перемещение конвейероструга в пространстве осуществляют гидродомкратами 2 и 3. Первоначально производят выемку угля с помощью конвейероструга в средней части забоя (зона "а") на высоту, равную шагу посадки крепи, как правило 1 м. Затем конвейероструг поднимают в верхнее положение, после чего производят обуривание и взрывание забоя у кровли пласта (зона "в"). В результате взрывания часть угля откатывается вниз и перекрытие 4 под действием собственного веса и перепускающихся пород, опираясь на опорные стойки 12, перемещается по падению пласта. При этом один конец перекрытия, расположенный у кровли пласта, перемещается по траектории, близкой к линии непластования, а другой конец - к горизонтали. Положение перекрытия после посадки показано пунктиром. В связи с тем, что скорость перемещения перекрытия значительно превышает скорость раздвижки гидродомкратов передвижки 9, ползуны 8, шарнирно соединенные с домкратами передвижки 9, проскальзывают по направляющим 7, укрепленным на перекрытии 4. Этим достигается предотвращение опрокидывания секций крепи на забой.

В известных щитовых крепях СК и ЩРП отсутствие свободного перемещения перекрытия приводит к опрокидыванию секций, т. к. в этих конструкциях перекрытие и лыжи жестко соединены между собой. Соединение домкратов передвижки с перекрытием через ползуны с направляющими и упорами позволяет перекрытию свободно перемещаться при его посадках. При этом конец перекрытия у кровли пласта постоянно находится в контакте с угольным массивом, что предотвращает прорыв породы в призабойное пространство, и кроме того, позволяет перераспределять часть веса перепускающихся пород на угольный массив. Эти преимущества заявляемого объекта позволяют расшиpить эксплуатационные возможности по углам падения пластов от 35 до 90^о.

После посадки перекрытия по кровле пласта домкраты передвижки 9 раздвигают. Они могут быть включены на раздвижку и перед взрывными работами. При раздвижке домкратов 9 ползуны 8 перемещаются до упоров 5, создавая распор между задней частью лыж и перекрытием. Таким образом, лыжи 11 прижимаются к почве пласта опорными стойками 12 и домкратами передвижки 9. В раздвинутом положении домкраты передвижки 9 запираются. В результате этого секция крепи начинает работать как жесткий треугольник, один конец которого у кровли пласта упирается в угольный массив, а основание - в почву пласта. Это исключает в дальнейшем самопроизвольную посадку секций при выемке угля стругом у почвы пласта.

Отбитый взрывными работами уголь транспортируют стругом 1 во фланговые печи. Затем производят отбойку и транспортировку угля стругом у почвы пласта (зона "с"). После выемки угля у почвы пласта струг поднимают в верхнее положение и производят посадку секций по почве пласта. Для этого гидродомкраты передвижки 9 сдвигают и ползуны 8 перемещают до упора 6. При снятии распора с гидродомкратов передвижки 9 лыжи 11 под действием давления со стороны перекрытия 4 перемещаются по почве пласта до упора с угольным массивом.

В этом случае, когда давление со стороны перекрытия недостаточно для перемещения лыж, включают домкрат передвижки 9 на сжатие. При этом ползун 8 опирается в упор 6 и гидродомкрат передвижки открывает задние части лыж 11 от почвы пласта, что облегчает посадку секций. Ход домкрата передвижки должен превышать длину направляющих 7.

При посадке перекрытия по кровле пласта оно перемещается одновременно в двух направлениях: по падению и вкрест простирания пласта. При этом, если один конец остается на том же расстоянии от кровли, то другой конец отходит от почвы пласта. При попадании породы между почвой пласта и торцом перекрытия перемещение последнего затрудняется из-за расклинивания обрушенными породами. Это может привести к зависанию перекрытия по почве пласта и его опрокидыванию, а также прорыву породы со стороны почвы пласта в призабойное пространство. Для предотвращения таких неблагоприятных явлений на конец перекрытия 4 у почвы пласта уложен козырек 14, который через траверсы 13 шарнирно соединен с объемной опорой 10. При отходе перекрытия 4 от почвы пласта козырек 14 остается в контакте с почвой пласта. Перемещению козырька вместе с перекрытием препятствует давление обрушенных пород, которым прижимает его к почве пласта, а также траверсы 13, верхние концы которых, закрепленные на кронштейнах 15, находятся ниже верхней мертвой точки. Следовательно, козырек может сместиться с перекрытием только с одновременным перемещением вверх, чему препятствуют обрушенные породы. Траверсы 13 располагаются в пазах 16 перекрытия 4 и не препятствуют его возвратно-поступательному движению. При посадке секций по почве пласта козырек 14 перемещается вместе с лыжами 11 и не дает возможности обрушенным породам заполнять пространство между торцом перекрытия и почвой пласта, создавая нормальные условия для посадки перекрытия. После посадки секций по почве пласта домкраты передвижки 9 раздвигают в исходное положение, при котором ползун 8 соприкасается с упором 5 и цикл работ по выемке угля в очистном забое повторяется.

Помимо того, что предлагаемое устройство исключает опрокидывание секций крепи при отработке крутых пластов, оно дает дополнительный эффект, который заключается в следующем.

В известной щитовой крепи ЩРП перемещение перекрытия осуществляется только при помощи домкратов передвижки. В этом случае скорость перемещения перекрытия значительно меньше скорости свободного падения обрушенных пород. В этой связи при наличии в кровле слабых пород они обрушаются в призабойное пространство раньше, чем происходит передвижка перекрытия, из-за чего снижается эффективность использования крепи. Выполнение щитовой крепи в предлагаемом варианте, когда перекрытие свободно перемещается под действием обрушенных пород, исключает опрокидывание секций и предотвращает прорывы породы в призабойное пространство, благодаря чему существенно расширяется эксплуатационная возможность использования щитовой крепи по углам падения пласта. (56) Авторское свидетельство СССР N 471462, кл. Е 21 D 19/02, 1973.

Авторское свидетельство СССР N 1281667, кл. Е 21 D 19/02, 1984.

Щитовая крепь. Использование: изобретение относится к разработке мощных крутых угольных пластов и может быть использовано при создании передвижных крепей. Сущность изобретения: щитовая крепь состоит из отдельных секций. Каждая секция включает перекрытие, лыжи, соединенные опорными стойками и домкратами передвижки. Лыжи выполнены с объемной опорой. На перекрытии шарнирно закреплен козырек и оно снабжено ползунами. Оно имеет также упоры и направляющие, в которых установлены ползуны. Объемная опора соединена через домкраты передвижки с ползунами и через траверсы с козырьком. Козырек уложен на задний конец перекрытия. 2 ил.

ЩИТОВАЯ КРЕПЬ, состоящая из отдельных секций, включающих перекрытие, соединенное через опорные стойки с передней частью лыж и через домкраты передвижки с задней частью лыж, выполненных с объемной опорой, козырек, шарнирно закрепленный на перекрытии, отличающаяся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей при различных углах падения пласта за счет исключения опрокидывания секций, перекрытие снабжено ползунами, выполнено с упорами и направляющими, в которых установлены ползуны, шарнирно соединенные через домкраты передвижки с объемной опорой, которая посредством траверс шарнирно соединена с козырьком, уложенным на задний конец перекрытия.