ЩИТОВОЕ ПЕРЕКРЫТИЕ ДЛЯ ОТРАБОТКИ МОЩНЫХ КРУТЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 1998 года по МПК E21D19/04 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для крепления щитового забоя при выемке угля на мощных крутых пластах щитовой системы разработки.

Известен арочный щит для отработки крутых угольных пластов, включающий арки из спецпрофиля, соединенные по простиранию пласта металлическими балками из проката (уголковая сталь, полоса и др.) и снабженные по всему периметру щита металлическими фартуками из листовой стали.

Недостатками этой крепи является недостаточная несущая способность из-за отсутствия затяжки в арках. По этой причине арочные щиты подобной конструкции применяются, как правило, для пластов мощностью до 2,5 - 3,0 м. Несколько расширяется область применения для арочных щитов с арками, выполненными с затяжкой их конов, но для пластов мощностью более 5 м и эта конструкция щита нерациональна - чрезмерно высокий расход металла на щитовое перекрытие.

Наиболее к предлагаемому является щитовое перекрытие, включающее несущую аркообразную оболочку - перекрытие и распорные стойки в виде ферменной пространственной решетки.

Недостатком этих щитовых перекрытий является большая сложность их конструкции, включающая большое количество элементов гидравлики, и сложность управления щитовым перекрытием в процессе его эксплуатации.

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков прототипа, которая достигается тем, что в щитовом перекрытии, предназначенном для отработки мощных крутых пластов, включающем аркообразную несущую оболочку и распорные стойки, последние в каждой несущей раке (части перекрытия) своими концами, не связанными с арочной оболочкой, присоединены в одной общей базовой балке так, что верхний центральный угол между верхними стойками и нижний центральный угол между нижними стойками меньше 180^o, при этом нижние стойкие дополнительно соединены между собой гибкой тягой, а базовая балка по простиранию пласта выполнена жесткой на длину одной щитовой секции, а в коньковой части арочной крепи установлены металлические прогоны на всю длину щитового перекрытия.

Проведенные патентные исследования показывают, что ни в научно-технической, ни в патентной литературе не имеется сведений, характеризующих щитовое перекрытие той же совокупностью признаков, что и заявляемый объект техники. Поэтому, можно говорить о том, что заявляемое техническое решение отвечает критерию изобретения "новизна".

Сопоставительный анализ заявляемого в качестве изобретения щитового перекрытия с аналогичными щитами и отдельными конструктивными элементами щитов и других строительных конструкций показывает, что заявляемое щитовое перекрытие обладает значительными преимуществами - расширяется диапазон применения арочных щитов на пластах мощностью до 8 м, повышается несущая способность щита и сокращается расход лесных материалов. Отмеченные преимущества достигнуты за счет введения в конструкцию новых существенных признаков - распорные стойки арочной оболочки своими вторыми концами закреплены на одной общей базовой балке таким образом, что реактивные силы, возникающие в распорных стойках, взаимогасятся, что ведет к облегчению конструкции, т.е. снижению расхода металла на щит.

Выполнение металлических поясов в коньковой части арочного перекрытия сквозными по всей длине щита приводит к повышению боковой устойчивости арок и улучшению управления щитом.

Поэтому заявляемое техническое решение - щит для разработки мощных крутых пластов - соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена профильная проекция арочного щитового перекрытия; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема монтажа щитовых секций по простиранию пласта.

Щит для разработки мощных пластов согласно изобретению включает аркообразную несущую оболочку, состоящую из металлических арок 1, установленных вкрест простирания пласта и соединенных между собой по простиранию пласта металлическими поясами 2. Поверх арок уложено металлическое гибкое перекрытие 3, состоящее из металлических лент и нескольких слоев плетеной стальной сетки. Металлические арки 1 снабжены пространственной решеткой, выполненной в виде металлических шарнирных тяг (стоек) 4-5 и 6-7, соединенных между собой в одном центральном узле 8. При этом центральные узлы между собой в одном центральном узле 8. При этом центральные узлы всех арок на длину одной щитовой секции связаны между собой посредством металлического пояса (базовой балки) 9.

Металлические тяги 4, 5, 6, 7 соединены между собой так, что верхний центральный угол между тягами (стойками) 4-5 и нижний центральный угол между тягами 6-7 каждый в отдельности меньше 180^o, при этом нижние стойки 6-7 дополнительно соединены между собой гибкой тягой 10.

Металлические пояса (прогоны) 2 выполнены на длину секции щита по простиранию пласта (6-8 м) за исключением двух верхних (коньковых) поясов, которые выполняют сквозные (жестко соединенными из отдельных отрезков) на всю длину щита по простиранию пласта.

Металлические арки 1 могут соединяться дополнительными короткими (на величину расстояния между арками) металлическими полосами (на чертежах не показаны), а также между несущими арками 1 могут устанавливаться промежуточные арки того же профиля с меньшей несущей способностью.

Секции щита между собой соединяются канатными стяжками 11 (не показаны), установленными в местах расположения продольных поясов 2, по периметру щита прикрепляются металлические фартуки (листы) 12. Для усиления щита вдоль него установлены металлические канаты диаметром 32-40 мм, списанные с подъемных шахтных установок.

Монтаж щита проводится следующим образом.

Вентиляционный штрек, пройденный как правило по лежачему боку пласта, расширяется до висячего бока пласта на ширину 1,0 - 1,5 м по простиранию. Монтируются две-три арки 1, соединяются между собой короткими металлическими пластинами, перекрываются гибким перекрытием 3. В средней части арки устанавливаются временные стойки 13, затем укрепляются на шарнирах к арке тяги 4, 5, 6, 7 и соединяются в узле 8. После того, как смонтированы арки на всю секцию (6-8 м), устанавливаются прогоны 2, а узлы 8 посредством металлических поясов объединяются в базовую балку 9 пока не будет смонтирован весь щит. Щит оборудуется предохранительными решетками, контрольными предохранительными канатами и металлическими трапами над входной и вентиляционной печами. Щит состоит из нескольких секций длиной по простиранию пласта 6-8 м каждая. Как правило, длина щита составляет 24-30 м.

Очистные работы под щитом ведутся обычным порядком с применением взрывчатых веществ. Доставка отбитого угля под щитом осуществляется по углеспускным печам, которые проходятся через 6 м по простиранию пласта одна от другой, либо с применением скреперной установки во фланговые печи (входную и вентиляционные). Выемка угля под шитом в каждом цикле ведется в несколько этапов (приемов): в канаве (проходках) и опорных целиках у кровли и почвы пласта. При угле падения пласта 80-90^o выемка опорных целиков у кровли и почвы пласта может выполняться одновременно, при меньших углах падения пласта выемка опорных целиков ведется только раздельно - сначала у почвы, потом у кровли пласта.

Давление обрушенных пород, находящихся над щитом, воспринимается арочным щитовым перекрытием и передается на торцовые части (у кровли и почвы пласта) металлического каркаса, располагающиеся на опорных целиках. При этом большая часть нагрузки от арок воспринимается пространственной решеткой тяг 4, 5, 6, 7 и гибкой цепной тягой 10.

Конструктивные особенности щита требуют некоторых изменений в сложившихся традициях управления щитовым перекрытием по простиранию пласта в зависимости от его конструкции: секционный или бессекционный щит. Несмотря на секционную конструкцию предлагаемого щита, управление им по простиранию пласта должно быть ближе к бессекционным щитам, т.е. вестись с опережением средней части щита по отношению к флангам.

Отмеченные особенности предлагаемого щитового перекрытия приводят к повышению технико-экономических показателей при отработке мощных крутых пластов угля щитовой системы разработки. При этом дефицитный деревянный накатник полностью заменяется ферменной металлоконструкцией арочного щита, значительная часть которой извлекается для повторного использования.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для крепления щитового забоя при выемке угля на мощных крутых пластах щитовой системой разработки. Щитовое перекрытие включает аркообразную несущую оболочку и распорные стойки, которые своими концами, не связанными с арочной оболочкой, присоединены к общей базе так, что верхний центральный угол между стойками меньше 180^o. Нижние стойки дополнительно соединены между собой гибкой тягой. Базовая балка по простиранию пласта может быть выполнена жесткой на длину одной щитовой секции, а металлические проходы в коньковой части арочной крепи установлены на всю длину щитового перекрытия. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Щитовое перекрытие для отработки мощных крутых пластов, включающее аркообразную несущую оболочку и распорные стойки, отличающееся тем, что распорные стойки каждой несущей арки (части перекрытия) своими концами, не связанными с арочной оболочкой, присоединены к общей базе так, что верхний центральный угол между нижними стойками меньше 180^o, при этом нижние стойки дополнительно соединены между собой гибкой тягой. 2. Перекрытие по п.1, отличающееся тем, что базовая балка по простиранию пласта выполнена жесткой на длину одной щитовой секции, а металлические прогоны в коньковой части арочной крепи установлены на всю длину щитового перекрытия.