КОМПЛЕКТНО-АГРЕГАТНАЯ МЕХАНИЗИРОВАННАЯ КРЕПЬ Российский патент 1994 года по МПК E21D23/00 E21D23/12 

Изобретение относится к оборудованию для подземной разработки полезных ископаемых, а именно к механизированным крепям в системе очистных комплектов и агрегатов для добычи полезных ископаемых, например угля, в условиях преимущественно наклонных пластов средней и ниже средней мощности.

Известна агрегатная механизированная крепь для крутых пластов полезных ископаемых, включающая базовую балку, выполненную из звеньев, в проемах которых установлены основания секций, связанные нижними гидродомкратами передвижения с базовой балкой и через гидростойки с перекрытиями [1]. Каждая секция механизированной крепи оснащена защитными ограждениями, нижние концы которых через шарниры прикреплены к завальным концам базовой балки, а верхние через шарниры и гидродомкраты передвижки связаны с перекрытиями секций, при этом гидродомкраты снабжены защитными кожухами, а перекрытия - хомутами с отверстиями для перемещения в них кожухов гидродомкратов.

Недостатки этой крепи следующие:
внутреннее пространство крепи загромождено для обслуживающего персонала из-за размещения гидродомкратов над основаниями и под перекрытиями, что ограничивает область применения крепи пластами выше средней мощности;
крепь имеет ограниченную область применения в условиях сложной гипсометрии пласта вдоль очистного забоя из-за жесткой завязки звеньев базовой балки у почвы пласта и "защемленной" направляющей связи ограждений с перекрытиями секций, кроме того, такое устройство требует высокой прямолинейности очистного забоя, что накладывает ограничения на технологию выемки пласта;
высокая и неоправданная сложность управления механизированной крепью как при передвижке секций, так и при выдвижке базовой балки, так как требуется синхронность работы верхних и нижних гидродомкратов в условиях спокойной гипсометрии, а при сложной гипсометрии поперек очистного забоя эта проблема становится трудноразрешимой из-за необходимости наличия множества датчиков положения, спецвычислителей и исполнительных устройств;
высокая сложность и повышенная материалоемкость конструкции из-за наличия двух силовых фиксированных баз с домкратами передвижки и др.

Наиболее близким к предлагаемому является комплектно-агрегатная механизированная крепь, включающая секции, имеющие перекрытия с передними консолями, гидростойки, расположенные между секциями направляющие балки, передние концы которых шарнирно связаны с промежуточными балками конвейера, а задние - с помощью гидродомкратов передвижки, размещенных в направляющих балках, с основаниями секций, расположенных по обе стороны направляющей балок [2].

В данной крепи промежуточные балки в горизонтальной плоскости установлены под углом к продольным осям направляющих балок и секций крепи, которые расположены ступенчато, шарниры связи направляющих балок с промежуточными балками выполнены вертикальными, а каждая направляющая балка выполнена с выступом на заднем торце, который относительно продольной оси промежуточной балки расположен со стороны острого угла, образованного продольными осями направляющей балки и промежуточной балки конвейера.

Однако в конструкции данной комплексно-агрегатной механизированной крепи неэффективно решена защита внутреннего пространства от обрушенных пород кровли из-за ступенчатого расположения секций, при котором в случае опережающей передвижки вышестоящей секций относительно нижестоящей в последней обнажается боковое пространство со стороны восстания пласта.

Предлагаемая комплектно-агрегатная механизированная крепь наибольшим образом промышленно применима в условиях наклонных пластов средней и ниже средней мощности.

Промышленная применимость предложенной крепи реализована совокупностью конструктивных признаков, представляющих собой однотипные секции, имеющие перекрытия с призабойными консолями, гидростойки, расположенные между секциями направляющие балки, передние концы которых связаны с промежуточными балками конвейера вертикальными шарнирами, а задние с помощью гидродомкратов передвижки, размещенных в направляющих балках, - с основаниями секций, расположенных по обе стороны направляющих балок, промежуточные балки в горизонтальной плоскости установлены под углом к продольным осям направляющих балок и секций крепи, которые расположены ступенчато, а каждая направляющая балка выполнена с выступом на заднем торце, который относительно продольной оси промежуточной балки расположен со стороны острого угла, образованного продольными осями направляющей балки и промежуточной балки конвейера.

При этом в предложенной комплектно-агрегатной механизированной крепи каждая направляющая балка на заднем конце снабжена ступенчатой в плане лыжей и вертикальной стенкой, расположенной по оси балки, каждая часть лыжи, установленной по обе стороны вертикальной стенки, оснащена парой горизонтальных шарниров, из которых задний шарнир размещен на лыже и вертикальной стенке, а передний шарнир - на вертикальной стенке и связанной с ней опорной плите, установленной с возможностью размещения под ней кронштейнов секций крепи с домкратами передвижки, при этом в каждой части лыжи, охватывающей секцию со стороны падения и восстания пласта, пара передних и пара задних шарниров расположена соосно и параллельно поперечной оси секции, причем в шарнирах размещены по паре поворотных внутренних и внешних рычагов направляющего механизма типа Чебышева или Эванса, разомкнутые концы которых размещены в кулисных направляющих, жестко связанных с нижней задней частью перекрытий секций крепи.

На фиг. 1 изображен общий вид комплектно-агрегатной механизированной крепи, вид сбоку; на фиг.2 - вид на механизированную крепь сверху без перекрытий; на фиг.3 - вид на механизированную крепь сверху; на фиг.4 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.6 - свечение В-В на фиг.2; на фиг.7 и 8 - сечение Г-Г на фиг.2.

Комплектно-агрегатная механизированная крепь включает однотипные секции, имеющие перекрытия 1 с призабойными консолями 2, гидростойки 3, расположенные между секциями направляющие балки 4, передние концы которых связаны с промежуточными балками 5 конвейера 6 вертикальными шарнирами 7, а задние с помощью гидродомкратов 8 передвижки, размещенных в направляющих балках 4, - с основаниями секций 9 через кронштейны 10, расположенные по обе стороны направляющих балок 4. Промежуточные балки 5 в горизонтальной плоскости расположены под углом к продольным осям направляющих балок 0₂-0₂ и секций крепи 0₁-0₁, которые расположены ступенчато, а каждая направляющая балка 4 выполнена с выступом на заднем торце 11, который относительно продольной оси промежуточной балки 0₂-0₂ расположен со стороны острого угла, образованного продольными осями направляющей балки 0₂-0₂ и промежуточной балки конвейера 0₃-0₃.

В крепи каждая направляющая балка на заднем конце снабжена ступенчатой в плане лыжей 12 и 13 и вертикальной стенкой 14, расположенной по оси балки 0₂-0₂, при этом каждая часть лыжи 12 и 13, расположенной по обе стороны вертикальной стенки 14, оснащена парой горизонтальных шарниров 15 и 16, из которых задний шарнир 16 размещен на лыже 12 и 13 и вертикальной стенке 14, а передний шарнир 15 - на вертикальной стенке 14 и связанной с ней опорной плите 17, установленной с возможностью размещения под ней кронштейнов 10 секций крепи с гидродомкратами 8 передвижки. При этом в каждой части лыжи, охватывающей секцию со стороны падения и восстания пласта, пара передних 15 и пара задних 16 шарниров расположена соосно и параллельно поперечной оси секции 0-0, причем в шарнирах размещены по паре поворотных внутренний 18 и внешних 19 рычагов направляющего механизма типа Чебышева или Эванса, разомкнутые концы 20 которых размещены в кулисных направляющих 21, жестко связанных с нижней задней частью перекрытий 1 секций крепи.

Комплектно-агрегатная механизированная крепь выполнена с основным диагональным относительно поперечных осей секций 0-0 постоянным проходом 22 для обслуживающего персонала, образованным в проеме между промежуточной балкой 5 конвейера и передними частями промежуточных балок, каждая из которых выполнена с выступом 23, который относительно ее продольной оси 0₂-0₂ расположен со стороны тупого угла, образованного продольными осями направляющей балки 0₂-0₂, секции крепи 0₁-0₁ и промежуточной балки конвейера 0₃-0₃.

В комплектно-агрегатной механизированной крепи призабойные консоли 2 перекрытий 1 со стороны острого угла, образованного продольными осями направляющей балки 0₂-0₂ и промежуточной балки конвейера 0₃-0₃, выполнены укороченными 24, а со стороны тупого угла - удлиненными 25.

В области размещения прохода для обслуживающего персонала направляющие балки 4 выполнены с проемом 26, пониженным по высоте. Направляющий механизм оснащен боковыми 27 и задними 28 защитными ограждениями. Призабойные консоли 2 перекрытий 1 секций механизированной крепи выполнены выдвижными 29 и обеспечивают оперативное крепление призабойной кровли в зоне выемки пласта 30 при неподвижных секциях крепи.

Крепь работает следующим образом.

В исходном статическом положении секций механизированной крепи расперты между кровлей и почвой пласта, призабойная консоль 2 втянута в перекрытие 1 и находится у линии забоя. Секции механизированной крепи связаны между собой и с конвейером 6 по комплектно-агрегатному принципу через гидродомкраты 8 передвижки комбинированных направляющих балок 4 и базы-конвейера 6 с промежуточными балками 5 конвейера.

Комбайн, перемещаясь по конвейеру, осуществляет выемку очередной полосы пластового полезного ископаемого, например угля. При этом вследствие диагонального расположения забоя на угол γ относительно направления падения пласта в отбитый и погруженный комбайном или лемехами конвейера уголь транспортируется конвейером вдоль забоя. В случае отжима пласта или его обрушения, а также перекатывания кусков угля по конвейеру последние, перемещаясь по падению пласта, скатываются к забою, резко снижая скорость перемещения, чем обеспечивается безопасность призабойного пространства при выемке ископаемых на наклонных пластах.

По мере перемещения комбайна призабойные консоли 2 перекрытий 1 выдвигаются, обеспечивая оперативное крепление призабойной кровли. По мере выемки полосы полезного ископаемого по всей длине забоя лавы осуществляется выдвижка конвейера 6 на забой гидродомкратами 8 передвижки, размещенными в направляющих балках 4 и зарубка комбайна на новую дорогу известными способами. При выдвижке конвейера вместе с ним перемещаются связанные с ним направляющие балки 4 со ступенчатыми лыжами 12 и 13, вертикальными стенками 14, горизонтальными шарнирами 15 и 16, поворотными рычагами 18 и 19 направляющего механизма типа Чебышева или Эванса с защитными ограждениями 27 и 28, обеспечивая эффективную защиту пространства в крепи от обрушенных пород кровли.

После выдвижки конвейера к забою вместе с направляющими балками и защитными ограждениями осуществляется последовательная групповая или иная передвижка секций механизированной крепи к забою, при этом призабойные консоли 2 втягиваются в перекрытия 1 секций крепи. В процессе передвижки секций гидростойки 3 удерживаются посредством амортизаторов, а перекрытия - посредством кулисных направляющих 21.

Предлагаемая комплектно-агрегатная механизированная крепь обеспечивает повышение эффективности работы в условиях наклонных пластов с диагональным расположением забоя:
устройство комплектно-агрегатной механизированной крепи обеспечивает автономное направленное перемещение секций крепи и базы-конвейера при диагональном расположении забоя без каких-либо внешних управляющих воздействий со стороны оператора или специальной системы управления, что повышает эффективность и безопасность работ;
оснащение направляющих балок в их задней части ступенчатыми в плане лыжами с вертикальной стенкой, шарнирами и рычагами, охватывающими попарно основание каждой секции механизированной крепи, обеспечивает возможность эффективной компоновки направляющего механизма типа Чебышева или Эванса и защиты пространства в крепи от обрушенных пород кровли в том числе со стороны восстания пласта;
базирование направляющего механизма на лыжах и вертикальной стенке направляющих балок и его кулисная связь с перекрытиями секций механизированной крепи обеспечивает возможность передвижки секций крепи независимо от их защитных ограждений и наоборот, что повышает эффективность защиты призабойного пространства и делает возможным осуществлять двустороннюю схему выемки пластов полезных ископаемых и передвижки секций крепи (как снизу вверх, так и сверху вниз);
устройство комплектно-агрегатной механизированной крепи обеспечивает автономную устойчивость оснований секций крепи с помощью средство кронштейнов, домкратов передвижки и направляющих балок, а выполнение перекрытий секций с кулисными направляющими, связанными с разомкнутыми рычагами направляющего механизма, базирующегося также на направляющие балки, обеспечивает и автономную устойчивость в целом каждой секции механизированной крепи без внешней системы управления;
силовая разгрузка направляющего механизма с пониженным силовым его взаимодействием с перекрытием секций снижает материалоемкость крепи;
выполнение комплектно-агрегатной механизированной крепи с основным диагональным проходом для обслуживающего персонала в проеме между промежуточной балкой конвейера и передними частями промежуточных балок, выполненных с выступами, повышает безопасность и улучшает эргономические качества комплексов и агрегатов;
выполнение призабойных консолей перекрытий с укороченной стороной со стороны острого угла, образованного продольными осями направляющей балки и промежуточной балки конвейера, и с удлиненной стороной со стороны тупого угла повышает эффективность поддержания призабойной кровли и безопасность работ.

Использование: оборудование для подземной разработки полезных ископаемых, преимущественно угля. Сущность изобретения: в комплектно-агрегатной крепи каждая направляющая балка на заднем конце снабжена ступенчатой в плане лыжей и вертикальной стенкой, расположенной по оси балки. Каждая часть лыжи, расположенной по обе стороны вертикальной стенки, оснащена парой горизонтальных шарниров. Задний из них размещен на лыже и вертикальной стенке, а передний - на вертикальной стенке и связанной с ней опорной плите, установленной с возможностью размещения под ней кронштейнов секций крепи с домкратами передвижки. В каждой части лыжи, охватывающей секцию со стороны падения и восстановления пласта, пара передних и пара задних шарниров расположена соосно и параллельно поперечной оси секции. В шарнирах размещены по паре поворотных внутренних и внешних рычагов направляющего механизма типа Чебышева или Эванса, разомкнутые концы которых размещены в кулисных направляющих, жестко связанных с нижней задней частью перекрытий секций крепи. 2 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. КОМПЛЕКТНО-АГРЕГАТНАЯ МЕХАНИЗИРОВАННАЯ КРЕПЬ, включающая однотипные секции, имеющие гидростойки, перекрытия с призабойными консолями, связанные с ними рычаги направляющего механизма, расположенные между секциями направляющие балки, передние концы которых связаны с промежуточными балками конвейера вертикальными шарнирами, а задние с помощью гидродомкратов передвижки, размещенных в направляющих балках, - с основаниями секций, расположенных по обе стороны направляющих балок, при которых промежуточные балки в горизонтальной плоскости расположены под углом к продольным осям ступенчато расположенных секций крепи и направляющих балок, каждая из которых выполнена с выступом на заднем торце, расположенным относительно продольной оси промежуточной балки со стороны острого угла, образованного продольными осями направляющей балки и промежуточной балки конвейера, отличающаяся тем, что каждая направляющая балка на заднем конце снабжена расположенной по оси балки вертикальной стенкой с опорной плитой и расположенной по обе стороны вертикальной стенки ступенчатой в плане лыжей, каждая часть которой оснащена парой горизонтальных шарниров, задний из которых размещен на лыже и вертикальной стенке, а передний - на вертикальной стенке и связанной с ней опорной плите, установленной с возможностью размещения под ней кронштейнов секций крепи с домкратами, при этом на каждой части лыжи, охватывающий секции со стороны падения и восстания пласта, пара передних и пара задних шарниров расположены соосно к параллельно поперечной оси секции, причем в шарнирах размещено по паре поворотных внутренних и внешних рычагов направляющего механизма, выполненного в виде механизма Чебышева или Эванса, разомкнутые концы которых размещены в кулисных направляющих, жестко связанных с нижней задней частью перекрытий секций крепи. 2. Крепь по п.1, отличающаяся тем, что крепь выполнена с основным диагональным относительно поперечных осей секций постоянным проходом для обслуживающего персонала, образованным в проеме между промежуточной балкой конвейера и передними частями промежуточных балок, каждая из которых выполнена с выступом, расположенным со стороны тупого угла, образованного продольными осями направляющей балки и промежуточной балки конвейера. 3.Крепь по п.1, отличающаяся тем, что призабойные консоли перекрытий со стороны острого угла, образованного продольными осями направляющей балки и промежуточной балки конвейера, выполнены укороченными, а со стороны тупого угла - удлиненными.