ЩИТОВАЯ КРЕПЬ Российский патент 1997 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 щитовая крепь для крепления призабойного пространства, состоящая из отдельных секций, включающее перекрытие, соединенное через опорные стойки с передней частью лыж и через домкраты передвижки с задней частью лыж, выполненной с объемной опорой (авторское свидетельство СССР N 12042 М. Кл. 2 E 21 D 19/02,1978).

Недостатком известной крепи является то, что в процессе раздельной передвижки щитовой крепи домкрат передвижки не меняет угла вылета относительно направления силы трения, возникающей на контакте перекрытия и выпуклой поверхности объемной опоры. Это приводит к увеличению сил сопротивления при передвижке лыжи, и, следовательно, к снижению надежности работы щитовой крепи.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является щитовая крепь, состоящая из отдельных секций, включающее перекрытие, соединенное через опорные стойки с передней частью лыж. Перекрытие снабжено ползунами, шарнирно соединенными через домкраты передвижки с задней частью лыж, выполненных с объемной опорой (Патент РФ N 2007579 E 21 D 19/02, 1994).

Недостатком известной крепи является то, что при закреплении направляющей с ползунами и упорами на перекрытии при передвижке лыж за счет подачи рабочего давления в штоковую полость вылет домкрата передвижки совпадает с направлением касательной к выпуклой поверхности объемной опоры, через которую проходит сила трения. При повышенной пригрузке перекрытия со стороны перепускающихся пород, наличии на контактирующих поверхностях неровностей, вмятин усилия домкрата может оказаться недостаточным для преодоления сил трения на контакте перекрытия и объемной опоры, что снижает надежность раздельной передвижки лыж, тем самым снижается надежность работы щитовой крепи.

Увеличение усилия домкратов передвижки за счет увеличения диаметра поршня сделало бы их более громоздкими и дорогостоящими. Увеличение рабочего давления в гидросистеме щитовой крепи требует более мощных источников питания.

Кроме того, закрепление посредством неразъемного соединения, например, сварного, направляющих к перекрытию, являющимся недемонтируемым элементом щитовой крепи, приводит к повышенному расходу металла. Применение разъемного соединения, например, болтового, при установке направляющих на щитовое перекрытие затруднено тем, что усилие домкрата составляет около 400 кН и будет направлено на срез болтов, что снижает надежность соединения, а, следовательно, и надежность работы щитовой крепи. Увеличение количества болтов, или их диаметра, привело бы к повышению трудозатрат на монтажно - демонтажные работы.

Кроме того, под действием нагрузок со стороны обрушенных пород перекрытия деформируются в виде прогиба, что может вызвать вслед за этим деформирование направляющих и заклинивание ползунов. Это снижает надежность работы и может привести к опрокидыванию щитовой крепи при отработке мощных пластов с углами падения свыше 55 градусов. Увеличение запаса прочности перекрытий с целью устранения прогибов приведет к увеличению расхода металла, так как перекрытие является недемонтируемым элементом.

Техническая задача, решаемая данным изобретением, является повышение надежности работы щитовой крепи.

Поставленная задача достигается тем, что направляющие с упорами и ползунами установлены на опорных стойках. Это дает возможность изменять угол вылета домкрата передвижки в направлении движения лыж, что создает более благоприятные условия для их передвижения за счет снижения сил сопротивления на контакте объемной опоры и перекрытия, и, следовательно, повышает надежность работы крепи.

Кроме того, соединение направляющих к опорным стойкам выполнено разъемным, что позволит производить оперативную замену направляющей в случае возникших в ней деформаций, тем, самым предотвратить заклинивание ползуна и опрокидывание секций, что повышает надежность работы щитовой крепи.

Кроме того, направляющая снабжена двумя проушинами, имеющими соосные отверстия, опорная стойка выполнена с дополнительным отверстием и при установке направляющей помещается между проушинами, при этом направляющая на опорной стойке фиксируется пальцем, установленным в соосные отверстия направляющей и дополнительное отверстие опорной стойки. Это исключает вероятность оставления направляющей в крепи, тем самым увеличивается надежность демонтажа элементов секций, и, следовательно, повышается надежность работы щитовой крепи.

На фигуре 1 представлено поперечное сечение секции щитовой крепи на фигуре 2 сечение по плоскости A-A.

Щитовая крепь содержит конвейеро- струг 1 с поддерживанием его гидродомкратами 2 и 3 и отдельные секции, включающие перекрытие 4, две опорные стойки 5, выполненные с дополнительными отверстиями, на каждом из которых укреплена посредством проушин 6 и пальца 7 направляющая 8 упорами 9 и 10, и ползуном 11. Палец фиксируется в отверстиях чеками 12. Ползун шарнирно соединен с домкратом передвижки 13, второй конец которого шарнирно связан с лыжей 14, снабженной объемной опорой 15, на которую у почвы пласта опирается перекрытие 4. Передние части лыж шарнирно соединены с перекрытием 4 опорными стойками 5.

Щитовая крепь работает следующим образом. В исходном положении конвейерно-струг 1 устанавливают посредством гидроцилиндра 2 в верхнее крайнее положение и делают минимальным вылет штока гидроцилиндра 3. Рабочее давление подается в поршневую полость домкрата передвижки 13, шток которого, выдвигаясь, перемещает ползун 11 в верхнее положение. Усилие домкрата передвижки 13 через упор 9 передается на перекрытие 4, и через объемную опору 15 на лыжи 14. В этом положении секция крепи представляет собой жесткий треугольник, одна вершина которого упирается в кровлю пласта, а две другие в почву, что исключает самопроизвольную передвижку щитовой крепи, даже если нижний конец лыжи не опирается на угольный массив. При этом домкраты передвижки 13 находятся в плоскости параллельной плоскости перекрытия 4, что обеспечивает максимальный распор щитовой крепи с точки зрения направления приложения усилия домкрата передвижки 13.

Затем производят выемку, например, буро-взрывным способом, угольного целика у кровли пласта, на который опирается перекрытие 4. В результате взрывания обуренная часть угольного забоя разрушается, и отбитый уголь отбрасывается вниз. Перекрытие 4 под действием веса перепускающихся пород, опираясь на опорные стойки 5, перемещается по кровле пласта на шаг посадки, равный 0,6 0,8 м. Поворачиваясь вокруг нижнего шарнира, вместе с перекрытием 4 перемещаются и опорные стойки 5. Ползун 11, шарнирно соединенный с домкратом передвижки 13, проскальзывает по направляющей 8, тем самым обеспечивая поперечную устойчивость щитовой крепи. Затем производят распор щитовой крепи между почвой и кровлей посредством домкратов передвижки 13, образуя жесткий треугольник.

Конвейеро-стругом 1 производят обработку забоя сверху вниз на шаг зарубки. После обработки угольного забоя у почвы пласта конвейеро-струг 1 устанавливают в исходное положение.

Затем начинают производить передвижку лыж по почве пласта. Для этого рабочую жидкость под давлением подают в штоковую полость домкрата передвижки 13. Ползун 11 перемещается по направляющей 8, установленной на опорной стойке 5, до упора 10. За счет того, что опорная стойка 5 наклонена относительно перекрытия 4, при втягивании штока домкрата передвижки 13 происходит его разворот в сторону почвы пласта вокруг шарнира на объемной опоре 15. При достижении упора 10 домкрат передвижки 13 начинает работать против сил трения между перекрытием 4 и объемной опорой 15, снижая тем самым сопротивление на передвижку лыж 14, которая происходит под действием веса перепускающихся пород. Благодаря развороту в направлении движения лыж 14, домкрат передвижки 13 действует не в плоскости действия сил трения, которые направлены по качательной к объемной опоре 15, а под некоторым углом к ней. Тем самым усилие домкратов передвижки 13 направлено не только на преодоление сил трения между нижней поверхностью перекрытия 4 и объемной опорой 15, но и на отрыв объемной опоры 15 от нижней поверхности перекрытия 4.

Таким образом, происходит уменьшение сопротивления сил трения между объемной опорой 15 и перекрытием 4, что позволяет производить надежную передвижку лыж 14 при повышенной пригрузке перекрытия перепускающимися породами, при наличии неровностей на контактирующих поверхностях. Расчеты показывают, что при прочих равных условиях работы крепи при развороте домкрата передвижки на 10 градусов в направлении движения лыж силы сопротивления уменьшается на 15%
Затем по мере уменьшения сопротивления передвижке лыж 14 под действием веса перепускающихся пород секции перемещаются по почве пласта на шаг зарубки конвейеро-струга 1.

После упора нижних концов лыж 14 в угольный забой рабочая жидкость под давлением подается в поршневую полость домкрата передвижки 13. Ползун 11 по направлению 8 проскальзывает в верхнее положение до упора 9. При этом распор щитовой крепи происходит после разворота домкрата передвижки 13 в плоскость, параллельную плоскости перекрытия, чем обеспечивается оптимальные условия для додвижки перекрытия 4 и установления распора щитовой крепи.

Щитовая крепь установлена в исходное положение, и далее цикл работы повторяется.

После отработки выемочного столба щитовая крепь демонтируется под защитной перекрытия 4 в следующей последовательности: снимаются конвейерно-струг 1, гидродомкраты 2 и 3, домкраты передвижки 13. Затем производится демонтаж опорных стоек 5, начиная с демонтажа направляющих 8 и ползунов 11. Для этого отсоединяют чеку 12, выбивают палец 7. На этом демонтаж направляющей 8 с упорами 9 и 10, ползунами 11 заканчивается. После чего демонтируют опорные стойки 5. Следующими извлекают лыжи 14 с объемными опорами.

В случае, если демонтаж опорных стоек невозможен, например, из-за повышенных нагрузок обрушенных пород на перекрытие, демонтируют направляющие 8 с упорами 9 и 10 и ползунами 11 путем отсоединения чеки 12 и извлечения пальца 7. На этом демонтаж секции крепи заканчивается.

Затем щитовую крепь доукомплектовывают и монтируют на новом выемочном столбе.

Использование: при разработке мощных крутых угольных пластов. Сущность изобретения: щитовая крепь состоит из отдельных секций, каждая из которых включает перекрытие, соединенное через опорные стойки с передней частью лыж, направляющих с упорами и ползунами, шарнирно соединенных через домкраты передвижки с задней частью лыж, выполненной с объемной опорой, направляющие с упорами и ползунами установлены на опорах стойках. Соединение направляющей к опорной стойке может быть выполнено разъемным. Направляющая может быть снабжена двумя проушинами, имеющими соосные отверстия, опорная стойка может быть выполнена с дополнительными отверстием и при установке направляющей помещаться между проушинами, при этом направляющая на опорной стойке фиксируется пальцем, установленным в соосные отверстия направляющей и дополнительное отверстие опорной стойке. 2 з.п.ф,-лы 2 ил.

1. Щитовая крепь, состоящая из отдельных секций, каждая из которых включает перекрытие, соединенное через опорные стойки с передней частью лыж, направляющих с упорами и ползунами, шарнирно соединенных через домкраты передвижки с задней частью лыж, выполненной с объемной опорой, отличающаяся тем, что направляющие с упорами и ползунами установлены на опорных стойках. 2. Крепь по п. 1, отличающаяся тем, что соединение направляющей к опорной стойке выполнено разъемным. 3. Крепь по п. 1, отличающаяся тем, что направляющая снабжена двумя проушинами, имеющими соосные отверстия, опорная стойка выполнена с дополнительным отверстием и при установке направляющей помещается между проушинами, при этом направляющая на опорной стойке фиксируется пальцем, устанавливаемым в соосные отверстия направляющей, и дополнительное отверстие опорной стойки.