МЕХАНИЗИРОВАННАЯ КРЕПЬ Российский патент 1995 года по МПК E21D23/00 

Изобретение относится к горной промышленности, к средствам механизации добычи полезного ископаемого, в частности к механизированным крепям очистных агрегатов для добычи угля мощных крутых пластов подземным способом.

Известна механизированная крепь поддерживающе-оградительного типа с телескопическим ограждением без гидравлического управления его раздвижностью. Выдвижная часть раздвигается (сокращается) при изменении раздвижности крепи за счет опоры выдвижной части на почву и перемещения ее по почве при передвижении крепи. Ограждение не позволяет выпустить подкровельную пачку угля в крепь на транспортное средство и не может быть использована для этих целей на крутых пластах [1].

Известна механизированная крепь поддерживающе-оградительного типа с телескопическим гидрофицированным ограждением, опирающимся гидроцилиндром на опору гидростойки крепи. Подкровельная пачка пологого мощного пласта выпускается в зазор между почвой и выдвижной частью ограждения на конвейер, установленный на почве за опорным гидродомкратом и связанный домкратом передвижения с передней гидростойки [2]
Известная механизированная крепь не может работать на крутых пластах, так как не имеет средств устойчивости и управления, необходимых для работы на крутых пластах по простиранию или по падению. Выпускаемый из подкровельной пачки уголь будет перемещаться не только на задний конвейер, но и пересекать рабочее пpостpанство крепи (особенно при работе по падению), скапливаться на забое, заполнять рабочее пространство, прерывая вентиляцию забоя.

Известна для крутых пластов механизированная крепь венгерского очистного агрегата МVДД-120 поддерживающе-оградительного типа, включающая секции крепи и базу, на которой установлен на качалке конвейер-струг. Верхняк и основание каждой секции крепи с завальной стороны связаны шарнирно жестким ограждением, в котором имеется перекрываемое поворотным управляемым щитом окно для выпуска угля через крепь в призабойную часть на конвейере-струге. При отработке крутого пласта по падению уголь подкровельной пачки выпускают в окна через рабочее пространство крепи на конвейере-струге. Крепь не обеспечивает эффективный выпуск угля, так как окна расположены высоко над почвой (значительная часть угля остается на почве), размеры окон ограничены площадью жесткой части ограждения одной секции, поток выпускаемого угля, проходящий через крепь в забой, создает трудности с вентиляцией забоя, опасность для рабочих и усложняет транспорт угля по забою конвейером-стругом, а дробление негабаритов угля в окнах практически невозможно [3].

Известна механизированная крепь очистного агрегата для отработки по падению крутых пластов. Агрегат отрабатывает пласт или слой средней мощности без выпуска подкровельной пачки угля с обрушением кровли. Ограждение крепи телескопическое полностью отгораживает (защищает) рабочее пространство от обрушаемых пород и угля, и известная крепь не может быть использована для выпуска подкровельной пачки мощных крутых пластов (принята нами в качестве прототипа) [4].

Цель изобретения - повышение эффективности выпуска подкровельной пачки при отработке мощных крутых пластов.

Достигается это тем, что механизированная крепь включает секции, состоящие из оснований и верхняков, связанных между собой гидростойками и телескопическими ограждениями, шарнирно соединенными между собой, которые нижними частями жестко закреплены на основаниях, ограждение снабжено шарнирно прикрепленной к верхней части ограждения Г-образной рамой, нижняя часть которой выполнена с двумя телескопическими опорами для опоры на почву отрабатываемого слоя, при этом телескопические опоры снабжены гидростойками для их раздвижки, одни концы которых закреплены на верхней части Г-образной рамы, соединенной с ограждением, а другие - на выдвижных частях телескопических опор, причем основания могут быть снабжены плитами, шарнирно закрепленными в нижней части ограждения, на которые опираются Г-образные рамы.

Это позволяет в образованной телескопическими ограждениями крепи и закрепленными на них Г-образных рамах, опирающимися гидрофицированными телескопическими частями на почву или плиты, создать безопасное вдоль крепи технологическое пространство для приема через окна, образованные поднятыми к кровле телескопическими частями Г-образных рам, и транспортировать уголь вдоль крепи к скату независимо от потока угля по забою, транспортируемого конвейером-стругом. Выпущенный из подкровельной пачки мощного крутого пласта уголь транспортируемого вдоль крепи или конвейером (при работе по падению) или самотеком по плитам или почве (при работе по простиранию), не пересекая рабочего пространства крепи, не вызывая опасности для работы людей и оборудования, снижения надежности вентиляции очистного забоя.

Разделение двух потоков угля снижает измельчение угля и повышает его качество.

Выпуск угля через окна в Г-образных рамах у почвы пласта более эффективен, чем на уровне верхняка, т.к. снижает потери его за крепью.

Установка в Г-образных рамах двух гидростоек для выдвижки (сокращения) и опоры на почву (плиты) двумя телескопическими частями обеспечивает не только повышение несущей способности крепи с увеличением отрабатываемой мощности пласта, но и эффективное разрушение подкровельной пачки пласта угля при повторяющихся операциях распора (снятия с распора) передвигаемых секций крепи.

Достоинства изобретения - в простоте его реализации, которая может быть обеспечена модернизацией серийно выпускаемых крепей агрегатов.

Двойная раздвижность двух телескопических частей Г-образных рам позволяет значительно увеличить площадь окон для выпуска подкровельной пачки угля за счет высоты (двойная раздвижность) и ширины одновременного подъема телескопических частей соседних Г-образных рам. Упрощается и проблема дробления негабаритов угля в окнах опорами телескопических частей, которые движутся поступательно мощными гидростойками.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленная механизированная крепь отличается тем, что на концы телескопических ограждений под верхняками шарнирно закреплены Г-образные рамы, опирающиеся двумя телескопическими гидрофицированными частями на почву или плиты, шарнирно закрепленные на жесткой части ограждений по почве. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизны".

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области, то есть в горной промышленности, позволяет сделать вывод о том, что новые признаки, обеспечивают неожиданный эффект, отсутствующий в прототипе, то есть повышение эффективности выпуска подкровельной пачки, что позволяет признать в предлагаемой механизированной крепи наличие изобретательского уровня.

На фиг. 1 представлена технологическая схема работы механизированной крепи; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1 (вариант 1); на фиг.3 - разрез по А-А на фиг. 1 (вариант 2); на фиг.4 - разрез по Б-Б на фиг.3.; на фиг.5 - вид по стрелке В-В на фиг.3.

Механизированная крепь 1 очистного агрегата включает секции 2, имеющие гидростойки 3, опирающиеся на основании 4 и верхняка 5. На основаниях 4 жестко закреплены ограждения 6 с телескопическими частями 7, связывающими основания 4 с верхняками 5 при изменении высоты секций 2 крепи 1. Ограждения 6 связаны между собой понизу шарнирами или двойными шарнирами в серьгах 8, а по поверху - отрезками цепей, образуя неразрывное ограждение рабочего пространства забоя и базу крепи вместе с основаниями основных 9 секций крепи. На кронштейнах 10 секций подвески установлены качалки 11 с домкратами 12 качания. На качалках 11 закреплен конвейер-струг 13, обеспечивающий отбойку угля в слое и транспортировку его вдоль забоя до углеспускного ската 14. Основания основных 99 секций связаны между собой впереди рядом тяг 15. Вспомогательные 16 секций расположены между основными 9, связаны с ними домкратами 17 передвижения, расположенными между основаниями 4 секций. Ограждения 6 за вспомогательными 16 секциями связаны с ними телескопическими частями верхняков 5, перекрывающих кровлю при передвижении вспомогательных 16 секций. На концы телескопических частей 7 ограждения 6 под верхняками 5 шарнирно закреплены Г-образные рамы 19, опирающиеся двумя телескопическими гидрофицированными частями 20 на почву отрабатываемого слоя или плиты 21, шарнирно закрепленные на жесткой части ограждений 6. Рамы 19 соединены между собой отрезками цепей 22 в двух точках по высоте вертикальной жесткой части рамы 19. Телескопические части 20 каждой Г-образной рамы 19 независимо выдвигаются (сокращаются) принудительно и по отдельности гидростойками 23, которые соединяют концы жесткой 19 и телескопической 20 части рамы 19. Телескопические части 20 каждой Г-образной рамы 19 имеют плоские 24 или цилиндрические (катки) опоры для скольжения по почве или опоры на плиты 21. При сокращении гидростойки 23 сокращается одна телескопическая часть 20 рамы 19. Концы плит 21 соединены между собой отрезками цепей 25 для предотвращения излишнего углового (в профильной плоскости) расхождения соседних плит 21. Опора рам 19 на плите 21 способствует более эффективному движению крепи.

На жесткой части ограждения внутри Г-образной рамы 19 ближе к почве установлен скребковый конвейер 26, угол установки которого при изменении угла падения может быть изменен. Телескопическая часть 20 рамы 19 или две телескопические части 20 соседних рам 19, сокращаясь, образуют окно 27 для прохода угля обрушаемой подкровельной пачки пласта или слой под перекрытием.

Механизированная крепь 1 очистного агрегата для отработки крутых пластов или других полезных ископаемых столбами 28 по падению с выпуском подкровельной пачки или слоя под гибким перекрытием работает следующим образом. Отработка заключается в последовательном чередовании выемочных циклов очистного агрегата. Выемочный цикл включает отбойку угля конвейером-стругом 13 при его перемещении гидрофицированными качалками 11 по падению и по мощности пласта домкратами качания 12 и транспортировку отбитого угля вдоль забоя. После отбойки на шаг производят передвижение крепи 1, поочередно перемещая домкратами передвижения 17 на шаг передвижки сначала вспомогательные 16 секции, потоком основные 9 секции крепи 1 вместе с ограждениями 6 и 8 и Г-образными рамами 19. Передвижение осуществляют при поочередном снятии с распора, собственно передвижением и распором вспомогательных 16 и основных 9 секций 2 крепи 1 очистного агрегата. После передвижения крепи 1 на несколько циклов (более двух) во время выемки угля конвейером-стругом 13 производят выпуск подкровельной пачки или слоя угля под гибким перекрытием, открывая вдоль крепи для прохода угля на конвейер 26 внутри Г-образных рам 19 одно или два окна 27, образуемые поднятыми (сокращенными) гидростойками 23, телескопическими частями 20 соседних рам 19, Одна из двух гидростоек 23 телескопических частей 20 рамы 19 всегда расперта.

Разрушенный горным давлением уголь подкровельной пачки мощного крутого пласта или слоя под гибким перекрытием, пройдя через окна 27 в Г-образных рамах 19, конвейером 26 транспортируется к углеспускному скату 14, Окна 27 перекрывают, как только вместо угля начинает поступать на конвейер 26 порода при выпуске подкровельной пачки или кончается поступление угля из-под перекрытия. Управление процессом выпуска угля из-под перекрытия или из подкровельной пачки ведут из ходового отделения крепи 1, открывая последовательно окна 27 для выпуска угля на конвейер 26. Для интенсификации выпуска могут быть применены буровзрывные работы в пачке (слое) угля над крепью 1 из безопасного пространства крепи, образованного Г-образными рамами 19 и ограждением 6 крепи 1. Опора Г-образных рам 19 на плиты 21 снижает сопротивление движению крепи 1, упрощает процесс перехода крепью уступов в почве, снижает опасность подштыбовки конвейера 26 в процессе передвижения крепи 1 почве.

Таким образом, благодаря шарнирно закрепленным на концы телескопических ограждений 6 под верхняками 5 Г-образным рамам 19, которые опираются на почву пласта, а лучше на плиты 21) телескопическими гидрофицированными частями 20, образуется пространство с открывающимися окнами 27 для управляемого выпуска на конвейер 26 угля и организации параллельного конвейеру-стругу 13 транспортного потока угля, который не пересекает рабочее пространство крепи 1, не вызывает необходимоcть его транспортировки конвейером-стругом, транспортирующая способность которого низкая. Достоинство устройства состоит также в том, что оно позволяет использовать предлагаемую механизированную крепь по другому назначению - возведение в отрабатываемом слое гибкого перекрытия, разместив в образованном ограждениями 6 и Г-образными рамами 19 крепи 1 безопасном пространстве машину переплетения полос и/или рулоны металлической сетки для формирования в завале гибкого перекрытия. В предлагаемой крепи 1 Г-образные рамы 19 установлены на ограждения 6, связанные между собой по длине крепи 1, которая может передвигаться, перемещая одну часть секций от распертых в боковые породы другой части секции по падению (при необходимости и по простиранию пласта, реализованной в известной серийной крепи. Предлагаемые Г-образные рамы 19 могут быть установлены и на другой серийной крепи, которая передвигается в отрабатываемом пласте под тяжестью собственной массы и давления обрушенных пород.

Расчеты показывают, что осуществление изобретения с использованием серийных агрегатов для отработки мощных крутых пластов увеличивает их производительность в 2-3 раза, производительность труда рабочего в 2-3 раза, обеспечивает значительный экономический эффект.

Использование: механизированное крепление очистных выработок при отработке крутых пластов подземным способом. Сущность изобретения: механизированная крепь содержит секции, состоящие из оснований и верхняков, связанных между собой гидростойками и телескопическими ограждениями, шарнирно соединенных между собой. Ограждение имеет шарнирно прикрепленную к верхней части ограждения Г-образную раму. Ее нижняя часть выполнена с двумя телескопическими опорами для опоры на почву отрабатываемого слоя. Телескопические опоры имеют дополнительные гидростойки для их раздвижки. Одни концы этих гидростоек закреплены на верхней части Г-образной рамы, соединенной с ограждением, а другие на выдвижных частях телескопических опор. Основания могут иметь плиты, шарнирно прикрепленные к нижней части ограждения, на которые оперты Г-образные рамы. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. МЕХАНИЗИРОВАННАЯ КРЕПЬ, включающая секции, состоящие из оснований и верхняков, связанных между собой гидростойками и телескопическими ограждениями, шарнирно соединенных между собой, которые нижними частями жестко закреплены на основаниях, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процесса выпуска подкровельной пачки при отработке мощных крутых пластов, ограждение снабжено шарнирно прикрепленной к его верхней части Г-образной рамой, нижняя часть которой выполнена с двумя телескопическими опорами на почву отрабатываемого слоя, при этом телескопические опоры снабжены дополнительными гидростойками для их раздвижки, одни концы которых закреплены на верхней части Г-образной рамы, соединенной с ограждением, а другие - на выдвижных частях телескопических опор. 2. Крепь по п. 1, отличающаяся тем, что основания снабжены плитами, шарнирно прикрепленными к нижней части ограждения, на которые оперты Г-образные рамы.