СЕКЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ Российский патент 1996 года по МПК E21D23/06 E21D23/03 

Изобретение относится к механизации очистных работ в угольных шахтах, а именно к механизированным крепям очистных агрегатов и комплексов при разработке как крутых угольных пластов по простиранию и восстанию с управлением кровлей обрушением или закладкой выработанного пространства, так и пологих угольных пластов.

Известно устройство для крепления забоя и кровли очистной выработки [1] включающее перекрытие секции крепи с козырьком, щит, соединенный со штоком силового гидроцилиндра, закрепленного на перекрытии секции крепи, и соединительный элемент, связывающий щит с передней частью козырька, при этом соединительный элемент выполнен в виде, по крайней мере, одной шарнирной пластины.

Недостатком указанного устройства является то, что отсутствует равномерное распределение нагрузки на щит из-за его сплошного выполнения и тем самым снижается площадь его контактирования с грудью (поверхностью) забоя при ее неровностях. Другим недостатком следует признать то, что указанное устройство служит лишь для предотвращения вывалов из зоны сопряжения кровли очистной выработки с забоем и не может быть использовано для поддержания поверхности забоя по всей высоте вынимаемого слоя.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является секция механизированной крепи [2] имеющая перекрытия с консолями, основание, гидростойки, звено базовой балки, гидроцилиндры передвижения и выдвижения консолей, верхний и нижний откидные забойные щитки с продольными выдвижными щитками, при этом торцовая часть нижнего продольного выдвижного щитка выполнена сферической, а торцовая часть верхнего продольного выдвижного щитка выполнена в виде желоба с возможностью опоры на сферический торец нижнего щитка.

Работа секции крепи начинается после прохода комбайна с разгрузки и передвижения к забою посредством верхних и нижних гидроцилиндров передвижения и затем ее распирания. Поворотные щитки посредством гидроцилиндров поворачиваются вокруг осей до положения, при котором обеспечивается перекрытие нависающего забоя и надежная стыковка элемента замкового соединения. Выдвижные щитки посредством гидроцилиндров раздвигаются до упора друг в друга своими элементами и обеспечивают взаимную фиксацию щитков, благодаря этому верхний и нижний забойные щитки превращаются в единую систему.

Недостатком указанной секции является то, что для того чтобы перекрыть всю грудь забоя по высоте вынимаемого слоя необходимо установить верхние и нижние откидные забойные щитки с продольными выдвижными щитками. Однако, когда в механизированной крепи имеется базовая балка, по которой перемещается комбайн, то такая схема установки щитков и крепления груди забоя по всей ее поверхности невозможна, так как установке нижних откидных забойных щитков с продольными выдвижными щитками препятствуют комбайн и базовая балка. Поэтому для того, чтобы закрепить всю грудь забоя по высоте вынимаемого слоя одним верхним забойным щитком потребовалось изменение конструкции щита (единой системы).

Следующим недостатком этой секции является то, что возможно попадание просыпающего отбитого угля исполнительным органом комбайна во время его прохода в рабочее пространство секций крепи из-за того, что перед проходом комбайна заранее выдвижные щитки втянуты внутрь поворотных щитков, которые поворачиваются и подтягиваются к перекрытию и основанию во внутрь секций. В то время как в предлагаемой конструкции раздвижной щиток каждой секции, отходит от груди перед проходом комбайна и располагается ей параллельно, и защищает рабочее пространство секции крепи от пересыпающего отбитого комбайном угля и направляет этот уголь на конвейер.

Другим недостатком этой секции крепи является невозможность равномерного распределения нагрузки на образуемую единую систему щитков из-за ее сплошного выполнения, так как такое сплошное ограждение взаимодействует в отдельных местах с грудью (поверхностью) забоя и из-за большой площади каждого забойного щитка сплошного ограждения не обеспечивается их внедрение в уголь по всей площади щитка, то есть площадь контактирования таких щитков с большой их площадью значительно меньшая.

Цель изобретения равномерное распределение нагрузки на раздвижной щиток (забойное ограждение) путем повышения площади его контактирования с грудью (поверхностью) забоя при ее неровностях посредством изготовления множества щитков в виду узких пластин с меньшей их площадью и за счет их внедрения, вдавливания в угольный забой при использовании в механизированных крепях, агрегатированных с конвейером.

Поставленная цель достигается тем, что в известной секции механизированной крепи, включающей гидростойки, шарнирно закрепленные к перекрытию и основанию, которое гидродомкратом передвижения связано со звеном базовой балки, раздвижной щиток, шарнирно закрепленный к забойной части перекрытия и к гидродомкрату управления, шарнирно закрепленного на перекрытии и дополнительный гидродомкрат управления, шарнирно закрепленный к нижнему щитку и раздвижному щитку, который выполнен в виде пластин и ромбических шарнирных многозвенников, забойные боковые шарниры которых связаны с пластинами, при этом ромбические шарнирные многозвенники по концам имеют шарнирно соединенные с ними балки, причем дополнительный гидродомкрат управления закреплен шарнирно к пластине между нижними балками, а гидродомкрат управления шарнирно закреплен к пластине между верхними балками, которые посредством тяг подвешены к перекрытию.

Совокупность указанных отличительных признаков в ряду существенных аналогичных решений не известна. Эти признаки обуславливают новые положительные свойства предложенного устройства, заключающиеся в том, что при его использовании достигается возможность равномерного распределения нагрузки на раздвижной щиток (забойное ограждение) путем повышения площади его контактирования с грудью (поверхностью) забоя при ее неровностях посредством изготовления множества щитков в виде узких пластин с меньшей их площадью и за счет их внедрения, вдавливания в угольный забой при использовании в механизированных крепях, агрегатированных с конвейером.

На фиг. 1 показана секция механизированной крепи при выемке угля по восстанию в разрезе по А-А на фиг. 2, вид сбоку, со сложенными пластинами (щитками) для прохода очистного комбайна; на фиг. 2 разрез Б-Б на фиг. 1 механизированной крепи в плане.

Секция механизированной крепи включает звено 1 базовой балки, выполненное с проемом 2 и кронштейном 3, гидростойки 4, шарнирно закрепленные к перекрытию 5 и основанию 6, расположенному в проеме 2 звена 1 базовой балки, раздвижной щиток (поддерживающее устройство) 7, шарнирно закрепленный к забойной части перекрытия 5, нижний забойный шток 8, гидродомкрат управления 9 раздвижным щитком 7, дополнительный 10 гидродомкрат управления раздвижным щитком 7, который выполнен в виде пластин 11 и ромбических шарнирных многозвенников 12, забойные боковые шарниры 13 которых связаны с пластинами 11, при этом ромбические шарнирные многозвенники 12 по концам имеют шарнирно соединенные с ними верхние 14 (расположенные у перекрытия) и нижние 15 балки (расположенные у основания), нижние балки 15 связаны с дополнительным 10 гидродомкратом управления, который установлен между пластиной 11 и нижним забойным щитком 8, а верхние балки 14 посредством тяги 16 подвешены к перекрытию 5 и связаны через пластину 11 с гидродомкратом управления 9. Секция механизированной крепи имеет также завальное ограждение 17 с вертикальной раздвижностью, состоящего из щитков 18, связанных между собой посредством шарнирных многозвенников 19, которые закреплены на горизонтальных 20 элементах нижнего Г-образного щитка 21, дополнительно снабженного гидродомкратом 22 и шарнирными многозвенниками 23 с горизонтальной раздвижностью, которые одним концом связаны с кронштейном 3, а другим с вертикальным 24 элементом Г-образного щитка 21, нижний 25 гидродомкрат передвижения, шарнирно соединенный со звеном 1 базовой балки и основанием 6, верхний 26 гидродомкрат передвижения, шарнирно соединенный с перекрытием 5 и завальным ограждением 17, цилиндр которого имеет защитный кожух 27, проходящий через направляющий хомут 28 перекрытия 5. Защитный кожух 27 имеет возможность продольного перемещения в отверстии направляющего хомута 28.

Для обеспечения фронтальной передвижки завальных ограждений 17 секций крепи одновременно по всей длине или волнообразно Г-образные щитки 21 соединены между собой шарнирами. На звене 1 базовой балки крепится рештак забойного конвейера 29. Базовая балка состоит из звеньев 1 с хвостовиками в сторону выработанного пространства, между которыми располагаются основания 6 секций крепи. На базовой балке располагаются направляющие комбайна. Осевое стягивание базовой балки производится цепью 30 для повышения ее жесткости на изгиб в плоскости пласта, исключения поломок при больших изгибах и обеспечение эффекта самовыпрямления балки, способствующего поддержанию ее прямолинейности.

Секция механизированной крепи работает следующим образом. В исходном положении базовая балка с комбайном придвинута к забою, комбайн находится в одном из крайних положений и подготовлен к выемке очередной полосы угольного пласта, все поддерживающие устройства 7 прижаты к забою и обеспечивают его поддержание, выработанное пространство полностью заложено закладочным материалом, завальное ограждение 17 упирается в закладочный массив, крепь при этом расперта между боковыми породами.

Очередной цикл начинается с выемки комбайном полосы пласта шириной 0,5 м. Перед проходом комбайна поддерживающие забой устройства раздвижные щитки 7 отодвигаются от забоя и втягиваются внутрь секций, а вслед за проходом комбайна каждая секция крепи разгружается и передвигается к забою посредством гидродомкратов 26 и 25 и распирается между кровлей и почвой гидростойками 4 с одновременным прижатием поддерживающего устройства раздвижного щитка 7 к забою посредством гидродомкратов 9 и 10, при котором обеспечивается надежное взаимодействие пластин 11 с грудью забоя по всей ее поверхности из-за их внедрения, так как каждая из них имеет значительно меньшую площадь по сравнению со сплошным раздвижным щитком, используемом в прототипе [2] Таким образом, обеспечение поддержания поверхности забоя производится с помощью ромбических многозвенников, кинематически связанных с перекрытиями секций. Прижатие опорных пластин 11, укрепленных на многозвенниках 12, к забою осуществляется двумя гидродомкратами на каждой секции. За счет упругости и некоторой кинематической свободы обеспечивается приспособление опорных пластин 11 к неровностям на поверхности забоя. Поддерживающие механизмы могут использоваться не только при работе агрегата по восстанию. Расстояние между пластинами изменяется пропорционально общей раздвижке секции. Величина раздвижности поддерживающего устройства зависит от количества пластин в нем и размеров шарнирных многозвенников.

Так как необходимо поддерживать поверхность по всей высоте забоя, одновременно обеспечивая возможность установки забойного конвейера, то использование двух раздвижных (сплошных) щитков, установленных у перекрытия и основания, невозможно из-за того, что будет мешать их работе конвейер. Поэтому используются ромбические шарнирные многозвенники 12 с рассредоточенными пластинами 11, обеспечивающими крепление забоя одним раздвижным щитком 7 по всей высоте забоя. При этом в случае горного удара или внезапного выброса угля и газа имеется возможность выдавливания и высыпания угля через зазоры между пластинами 11, исключая чрезмерное создание силового эффекта на раздвижной щиток 7 и секцию крепи в целом, что позволяет сохранить ее от разрушения. Указанное также вызвало необходимость использования раздвижного щитка 7 в виде отдельных пластин.

После окончания выемки полосы пласта и передвижки всех секций крепи производится фронтальная подача базовой балки на забой с одновременным отодвиганием завального ограждения от закладочного массива. Подача каждого звена 1 базовой балки на забой производится с помощью нижних 25 гидродомкратов передвижения, подтягивающихся к распертым секциям крепи. Цикл работ заканчивается заполнением закладочным материалом освободившегося пространства за крепью и прижатием завального ограждения по всему фронту для обеспечения активного опирания агрегата на закладочный массив.

Таким образом, использование секций с указанными поддерживающими устройствами способствует повышению надежного их взаимодействия с грудью (поверхностью) забоя в механизированных крепях, агрегатированных с конвейером.

Кроме того, дополнительными достоинствами предлагаемой секции механизированной крепи по сравнению с прототипом являются:
более совершенная, несклонная к заштыбовке у почвы конструкция устройства для поддержания нависающей поверхности забоя;
расположение звеньев базовой балки непосредственно на почве, что значительно упрощает конструкцию секций крепи и агрегата в целом;
повышенная боковая устойчивость и направленность передвижения комбайна за счет опирания на элементы устройства для поддержания забоя.

Использование: в механизированных крепях очистных агрегатов и комплексов при отработке пластов по простиранию и восстанию с управлением кровлей обрушением или закладкой. Сущность изобретения: секция крепи имеет гидростойки, шарнирно закрепленные к перекрытию и основанию, которое гидродомкратом передвижения связано со звеном базовой балки. Раздвижной щиток шарнирно закреплен к забойной части перекрытия и к гидродомкрату управления, шарнирно закрепленному на перекрытии. Дополнительный гидродомкрат управления шарнирно закреплен к нижнему щитку и раздвижному щитку. Последний выполнен в виде пластин и ромбических шарнирных многозвенников, забойные боковые шарниры которых связаны с пластинами. Ромбические шарнирные многозвенники по концам имеют шарнирно соединенные с ними балки. Дополнительный гидродомкрат управления закреплен шарнирно к пластине между нижними балками. Гидродомкрат управления шарнирно закреплен к пластине между верхними балками, которые посредством тяг подвешены к перекрытию. 2 ил.

Секция механизированной крепи, включающая гидростойки, шарнирно закрепленные к перекрытию и основанию, которое гидродомкратом передвижения связано со звеном базовой балки, раздвижной щиток, шарнирно закрепленный к забойной части перекрытия и к гидродомкрату управления, шарнирно закрепленному на перекрытии, и дополнительный гидродомкрат управления, шарнирно закрепленный к нижнему щитку и раздвижному щитку, отличающаяся тем, что раздвижной щиток выполнен в виде пластин и ромбических шарнирных многозвенников, забойные боковые шарниры которых связаны с пластинами, при этом ромбические шарнирные многозвенники по концам имеют шарнирно соединенные с ними балки, причем дополнительный гидродомкрат управления закреплен шарнирно к пластине между нижними балками, а гидродомкрат управления шарнирно закреплен к пластине между верхними балками, которые посредством тяг подвешены к перекрытию.