АГРЕГАТ ДЛЯ ВЫЕМКИ МОЩНЫХ КРУТОПАДАЮЩИХ ПЛАСТОВ Российский патент 1995 года по МПК E21D23/00 E21D19/02 

Изобретение относится к подземной разработке пластовых месторождений и может быть использовано в угольной промышленности при отработке мощных крутопадающих пластов по простиранию с полным обрушением. Известен механизированный комплекс для выемки угля пологих мощных пластов, включающий механизированную крепь, состоящую из секций, каждая из которых содержит перекрытие, гидростойки, основание, гидродомкраты передвижки, скалывающий элемент, конвейер для транспортировки угля, на котором установлен комбайн.

Однако продольная и поперечная устойчивость такой крепи в условиях крутых пластов не обеспечена, что снижает эффективность ее работы.

Известна добыча угля с крутопадающих пластов с помощью очистного щитового агрегата АНЩ.

Агрегат предназначен для комплексной механизации очистных работ на пластах мощностью 0,7-1,3 м с углами залегания более 35-90^о при отработке его широкими полосами по падению и управлении кровлей полным обрушением.

Он состоит из гидрофицированной оградительно-поддерживающей щитовой крепи, конвейера-струга, гидросистемы, аппаратуры дистанционного автоматизированного управления.

Этим агрегатом уголь добывают широкими полосами (до 60 м) по падению (сверху вниз по падению).

Недостатком является то, что его можно использовать только для пластов мощностью 0,7-1,3 м, а для более мощных пластов использовать нельзя. Требуются большие затраты на его монтаж и демонтаж, большой объем трудоемких подготовительных работ, кроме того, между полосами остается уголь полосой 3-4 м, который может возгораться.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому агрегату прототипом, является агрегат АГК-8 для выемки крутых тонких пластов, крепления призабойного пространства в монтажной нише и магазинном уступе.

Агрегат АГК-8 состоит из механизированной крепи, гребенчатого исполнительного органа, установленного на базе выдвижных скалывателей, врубового органа, шнекового транспортера, насосной станции, пульта управления. База состоит из шарнирно соединенных секций, на которых установлены рамы с исполнительными органами гребенчатого типа. Каждая секция базы снабжена клиновидными лыжами, между которыми располагаются основания секций крепи. Крайние секции базы имеют элементы для закрепления на них врубового органа и шнекового транспортера. Секция крепи состоит из основания, перекрытия, козырька со скалывателем, гидростойки. В лаве установлено шесть секций крепи, разбитых на три группы. Одна из групп является якорной и передвигается первой, обеспечивая боковую устойчивость агрегата.

Недостатком является то, что агрегат не может быть использован для отработки угольных пластов лавами по простиранию на всю длину и по мощности пласта. Агрегат предназначен для выемки и транспортировки угля, крепления призабойного пространства в монтажной нише и магазинном уступе на крутых пластах мощностью 0,7-1,5 м.

Процесс разработки пласта очень трудоемкий, потому что процесс подрубки идет поперек напластования угольного пласта, на подрубку которого необходимы большие энергозатраты.

Так удельная энергоемкость подрубки пласта составляет 0,63 квт.ч/т.

Другим существенным недостатком агрегата является то, что на каждой секции установлен исполнительный орган, для разрушения угля при взятии вруба, а также большого количества режущего инструмента.

Выполнение секции крепи в виде полых отдельных модулей и установка их друг на друга, в зависимости от мощности пласта позволяет регулировать высоту и тем самым разрабатывать пласты на всю мощность пласта фронтальным способом, монтаж и демонтаж крепи прост т.к. каждый модуль в отдельности имеет небольшой вес.

Установка дополнительного скалывателя обеспечивает оптимальный максимальный скол при минимальных энергозатратах. Установка удерживающего устройства позволяет регулировать и удерживать секции крепи относительно друг друга. Якорная секция предназначена для удержания крепи от сползания и поддержания пород в вентиляционном штреке в удовлетворительном состоянии. Выполнение исполнительного органа в виде пилы позволяет с минимальными затратами вести подрубку пласта.

Узел удержания верхней секции позволяет управлять верхней секцией, а вместе с ней и всей крепью в очистном забое.

Целью изобретения является разработка мощных крутых пластов по простиранию на всю длину фронтальным способом на полную мощность с полным обрушением, снижение трудоемкости и энергозатрат, металлоемкости.

Указанная цель достигается тем, что в известном агрегате для выемки угля мощных крутопадающих пластов, включающем якорную секцию, узел удержания верхней секции, исполнительный орган, удерживающее устройство крепи и шарнирно связанные между собой секции крепи, каждая из которых содержит гидростойки, гидродомкраты передвижки и скалыватели в верхней части, крепь выполнена в виде отдельных полых модулей, установленных друг на друга и жестко скрепленных между собой болтами, а гидростойки установлены в нижнем модуле, причем в нижней части верхнего модуля дополнительно установлен скалыватель, а в нижнем модуле установлены гидростойки распора, и оба модуля имеют технологические окна, а якорная секция выполнена в виде клинового устройства с гидравлическими стойками распора в передней и задней ее частях и имеет возможность раздвижки как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, а исполнительный орган выполнен в виде подпружиненной пилы, имеющей возможность поперечного перемещения с постоянным прижатием к секциям крепи, а удерживающее устройство выполнено в виде кронштейна с роликом, имеющего возможность перемещения по наклонной плоскости другого кронштейна, укрепленного на следующей секцией крепи, узел удержания верхней секции крепи выполнен в виде связи, секции крепи, каната и гидродомкрата, связанных с кареткой, которая может перемещаться в пазе якорной секции.

Кроме того, агрегат может содержать один или несколько дополнительных модулей, в зависимости от мощности пласта, со скалывателем в нижней его части.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается видом выполнения самой крепи, в виде полых модулей с технологическими окнами, установленных друг на друга и их соединением, причем в верхнем модуле содержится дополнительный скалыватель, установленный в нижней его части, кроме того якорная секция и удерживающее устройство представляют собой совершенно новую конструкцию, рабочий орган также выполнен по новому в виде подпружиненной пилы. Кроме того агрегат может содержать дополнительный модуль со скалывателем.

Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники, признаки, отличающие предлагаемое изобретение от прототипа, не были выявлены, что позволяет сделать вывод, что оно соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг.1 показана схема расположения агрегата в лаве, состоящего из секционной крепи 1 с гидростойками, гидродомкратами передвижки и скалывателями, удерживающего устройства 2, якорной секции 3 с домкратами передвижки и гидростойками распора, исполнительного органа (пилы) 4, лебедки 5, натяжных блоков 6, тягового каната 7, узла удержания верхней секции; на фиг.2 общий вид кpепи, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 основание нижнего модуля, механизм передвижки и удерживающее устройство 2, разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 общий вид якорной секции; на фиг.5 общий вид исполнительного органа; на фиг.6 общий вид крепи с дополнительным модулем; на фиг.7 общий вид узла удержания верхней секции, разрез В-В на фиг.1.

Крепь агрегата (см. фиг.2) состоит из нижнего 8 и верхнего 9 модулей, выполненных в виде полых коробов с технологическими окнами для прохода и обслуживания агрегата, т.е. замена гидродомкрата, скалывателя, профилактические работы, а также управление скалывателями, передвижка секций.

Модули имеют следующие размеры:
В верхнем модуле 9 установлены гидродомкраты 11 и направляющие 12, на которых закреплены скалыватели 13. Кроме того модуль 9 имеет заднюю стенку 20, а в передней стенке 21 имеется технологическое окно с выходом к груди забоя.

В нижнем модуле 8 установлены гидравлические стойки 14, закрепленные в нижней части модуля постели 15, а в верхнем прикрепленные к соединительному листу 16 через продушины 17 и соединительный палец 18.

В боковых стенках 25 имеются прорези 19 для прохода кронштейна 31 удерживающего устройства 2.

Модуль имеет заднюю 23 и переднюю 24 глухие стенки, которые служат защитой от обрушения угля и породы в рабочую зону крепи. Кроме того передняя стенка 24 является направляющей исполнительного органа 4. Для направления при разгрузке или распоре крепи и удержания от наклона гидростоек 14 в сторону падения пласта, служат направляющие 26, закрепленные к передней 24 и задней 23 стенкам модуля при помощи болтов 27.

В соединительном листе 16 и нижнем листе верхнего модуля 9 сущеcтвует технологическое окно для обслуживания верхнего модуля. Нижний 8 и верхний 9 модули соединены межу собой при помощи листа 16 и болтов 10.

Для передвижки, крепи между собой соединены гидродомкратом передвижки 28 (см. фиг.3) через проушины 29 и палец 30.

На фиг.3 изображено удерживающее устройство крепи 2, состоящее из кронштейна 31, болтов крепления 32, ролика 33, насаженного на ось 34 и наклонного кронштейна 35.

На фиг. 4 изображена якорная секция, состоящая из верхнего левого 36 и правого 37 перекрытия, левой 38 и правой 39 боковых стенок, гидравлических стоек 40, 63, 66, опорных башмаков 41, наклонных стенок 42, 68 гидродомкратов передвижки 43, 67, соединенных пальцем 44. Верхние перекрытия 36 и 37 соединены с боковыми стенками 38 и 39 болтами 64. Для крепления каретки имеется прорезь 65. Кроме того в боковых стенках 38 и 39 со стороны наклонной плоскости имеется направляющая 71, входящая в наклонные стенки 42 и 68.

На фиг.5 изображен общий вид исполнительного органа (пилы) состоящего из резцов 45, опорных катков 46, проушин 47, тягового каната 7, поддерживающего ролика 48 на оси 49, распорного листа 50, трубы 51, направляющих 52, пружин 53, корпуса 54, пальцев 55 направляющих роликов 56 и балки 57.

На фиг.6 показан общий вид крепи с дополнительным модулем, состоящий из нижнего модуля 8 со всеми его детaлями, модуля 9 со всеми его детaлями, модуля 58, скалывателя 69, гидродомкрата 59, проушин 60 и пальца 61, болтов 10 и 62.

На фиг.7 показан общий вид узла удержания верхней секции, состоящего из гидродомкрата 72, каната 73, каретки 74.

Агрегат для выемки мощных крутопадающих пластов угля работает по технологической схеме, основу которой составляет выемка угля в нижней части исполнительным органом (пилой) и послойного обрушения пачек угля скалывателями 13, 69, а верхний скалыватель является одновременно и поддерживающим элементом крепи от обрушения слабых пород кровли.

Выемочный цикл агрегата начинается с взятия вруба с помощью исполнительного органа (пилы 4) до глубины 600 мм и высотой щели от 200 до 250 мм.

После взятия вруба идет обрушение угля скалывателями 13 и его транспортировка по конвейерному штреку, начинается передвижение секции крепи 1 при помощи гидродомкрата передвижки 28, начиная с верхней секции крепи, соблюдая прямолинейность при ее новом расположении в забое.

При разгрузке и передвижке секций крепи на наклонных пластах под действием силы тяжести они сползают по падению.

Для предотвращения сползания как отдельных секций, так и крепи в целом служит удерживающее устройство 2.

Работает удерживающее устройство следующим образом.

Верхняя секция крепи 1 соединена с якорной секцией 3 с помощью узла удержания 70 и узел может свободно перемещаться в прорези 65 якорной секции вместе с верхней секцией 1.

При разгрузке и передвижке верхней секции крепи, она занимает то положение по падению, которое позволяет ей якорная секция 3 и узел удержания 70.

После распора верхней секции крепи гидростойками 14, начинают передвигать следующую по падению секцию крепи. При разгрузке секция крепи может опуститься вниз по падению на величину нижней части наклонного кронштейна 35.

При ее передвижке на забой, секция крепи начинает подниматься по наклонному кронштейну 35 на его верхнюю часть при помощи гидродомкрата передвижки 28, кронштейна 31, ролика 33 и занимает то место, которое заняла верхняя секция и распирается с помощью гидравлических стоек 14.

Таким образом передвигаются остальные секции крепи.

Якорная секция предназначена для удовлетворительного поддержания кровли на вентиляционном штреке с лавой, удержание лавной крепи от сползания по падению пласта.

Якорная секция работает по следующей схеме.

Для передвижки секции разгружают гидростойку 66, включают гидродомкрат передвижки 67, который выдвигает вперед наклонную стенку 68.

После передвижки и распора гидростойки 66, разгружают гидростойку 63 и сокращают гидродомкрат 67, подтягивая совместно правую сторону перекрытия 37 и боковую стенку 39 до распора с кровлей выработки.

Далее разгружают гидростойку 40, включают гидродомкрат передвижки 43 и выдвигают наклонную стенку 42, а затем подтягивают совместно левую сторону перекрытия 36 и боковую стенку 38 до распора с кровлей в вентиляционном штреке.

Для удержания связи наклонных стенок 42, 68 с боковыми стенками 38, 39 и перекрытиями 36, 37 в рабочем состоянии, левая и правая половины якорной секции снабжены направляющей 71, входящей в наклонные стенки 42, 68.

Связь якорной секции с лавной крепью осуществляется с помощью узла удержания, для которого в боковой стенке 38 имеется прорезь 65.

Исполнительный орган (пила) предназначен для взятия вруба в нижней части пласта.

Исполнительный орган (пила) (см. фиг.5) работает по следующей схеме. При передвижке секции крепи крепь выдвигаясь вперед, сжимает пружины 57 на величину ее передвижки, при этом резцы 45 вдавливаются в угольный массив.

Для регулирования величины снятия стружки угля служат регулируемые опорные катки 46, которые регулируют величину выступа резцов.

Для уменьшения трения о почву исполнительный орган имеет ролик 48. Для уменьшения шума при передвижении исполнительного органа вдоль забоя служат направляющие с резиновым покрытием ролики 56.

При включении лебедки 5 в работу с помощью каната 7 натяжных блоков 6 начинается перемещение исполнительного органа вдоль забоя со сжатыми пружинами, снимая за проход определенной величины, в зависимости от крепости угля, стружку угля. Через несколько проходов образуется цепь вруба, готовая к послойному обрушению.

Крепь с дополнительным модулем 58 (см. фиг.6) работает по схеме основой крепи т. е. послойного скалывания подpубленного угля. Дополнительно модуль снабжен гидродомкратом 59, скалывателем 69.

Узел удержания верхней секции крепи (см. фиг 7) предназначен для связи якорной секции с секцией лавной крепи и ее регулирования по падению пласта.

Узел удержания работает следующим образом.

При необходимости регулирования (поднять, опустить), верхнюю секцию крепи разгружают и включают постоянно натянутый гидродомкрат 72, который связан с крепью канатом 73 с одной стороны, а кареткой 74 и якорной секцией 3 с другой, начинают сокращать или выдвигать шток, тем самым крепь или поднимается вверх, или опускается вниз на величину удерживающего устройства 2 и распирается гидростойками 14.

Кроме того при передвижке главной крепи весь узел имеет возможность перемещаться вместе с ней в прорези 65 якорной секции 3.

При отработке мощных крутых пластов предлагаемым агрегатом путем послойного скалывания кроме основных целей упомянутых в формуле, достигаются и другие положительные эффекты, а именно: максимальный выход сортовых углей и минимальное пылеобразование. Все конструкции агрегата выбраны конструктивно в зависимости от назначения того или другого механизма.

Для предварительного расчета и компановки агрегата были взяты следующие величины: а) крепь 600 кH/м; б) исполнительный орган 4 кН/см; в) якорная секция 300 кН/м; г) удерживающее устройство на растяжение 20 гс.

Агрегат работает только в совокупности со всеми перечисленными узлами и механизмами и дает возможность получить экономический эффект.

Использование: крепление очистных выработок при отработке мощных крутопадающих пластов. Сущность изобретения: агрегат для выемки мощных крутопадающих пластов содержит якорную секцию и связанные с ней через узел удержания секции крепи. Каждая секция крепи имеет установленные друг на друга полые модули с передними, задними и боковыми стенками. На стенках выполнены окна для вспомогательных операций. На перекрытии и в нижней части вехнего модуля закреплены выдвижные скалыватели. Якорная секция выполнена из клиновых частей для раздвижки в вертикальном и горизонтальном направлениях. Исполнительный орган выполнен в виде пилы, узел удержания - из каретки, связанной гидродомкратом с канатом, который закреплен на верхней секции. Каретка установлена в пазу боковой стенки якорной секции. Устройство удержания от сползания выполнено в виде наклонных кронштейнов и кронштейнов с роликами, установленными с возможностью перемещения по наклонным кронштейнам соседних секций. Между верхними и нижними модулями могут быть установлены дополнительные модули. 1 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. АГРЕГАТ ДЛЯ ВЫЕМКИ МОЩНЫХ КРУТОПАДАЮЩИХ ПЛАСТОВ, включающий якорную секцию с перекрытием и основанием, связанными передними и задними гидростойками, связанные с ней через узел удержания секции крепи, каждая из которых содержит перекрытие, связанное задним ограждением с основанием, к которому прикреплены гидродомкраты передвижки и устройство удержания от сползания, исполнительный орган, связанный с секциями крепи, установленный с возможностью перемещения вдоль них и подпружиненный для поджатия к забою, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, секции выполнены из установленных друг на друга и соединенных между собой верхних и нижних модулей с боковыми и передними стенками, выполненными с окнами для вспомогательных операций, и снабжены верхними и нижними выдвижными скалывателями, закрепленными на перекрытиях и нижних частях верхних модулей, под которыми установлены гидростойки, якорная секция выполнена с перекрытием и боковыми стенками из клиновых частей, установленных с возможностью раздвижки в вертикальном и горизонтальном направлениях, исполнительный орган выполнен в виде пилы, узел удержания из каретки, установленной с возможностью перемещения в пазу, выполненном в боковой стенке якорной секции, и из прикрепленного к верхней секции каната, связанного посредством гидродомкрата с кареткой, а устройство удержания от сползания выполнено в виде наклонных кронштейнов и дополнительных кронштейнов с роликами, установленными с возможностью перемещения по наклонным кронштейнам соседних секций. 2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными модулями со скалывателями в нижних частях, установленными между верхними и нижними модулями и связанными с ними.