СЕКЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ Российский патент 2000 года по МПК E21D23/04 E21D23/14 

Изобретение относится к добыче полезных ископаемых подземным способом, а именно к креплению очистных забоев механизированными крепями.

Известна секция механизированной крепи, включающая основание, выполненное из двух балок, установленных с возможностью вертикального перемещения, шарнирно связанных между собой в передней части основания с помощью поперечины, с которой посредством поворотной опоры связан гидродомкрат передвижения, другой конец которого связан с направляющей лыжей, гидростойки, установленные на каждой балке, и ограждение, связанное с основанием с помощью передних и задних рычагов (патент СССР N 754373, Кл. E 21 D 23/00, 1980).

Известная секция механизированной крепи имеет практически не связанные между собой в завальной части балки основания, что приводит к деформациям и поломкам основания и связанных с ним рычагов и ограждения, разъединению связи домкрата передвижения.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является секция механизированной крепи, включающая основание, выполненное из двух балок, установленных с возможностью ограниченного перемещения одной балки относительно другой, шарнирно связанных между собой в передней части с помощью поперечины, а с задней стороны с помощью стяжки, с поперечиной посредством поворотной опоры связан установленный под стяжкой под углом к горизонту гидродомкрат передвижения, другой конец которого шарнирно связан с направляющей лыжей, гидростойки, шарнирно установленные на каждой балке, и ограждение, связанное с основанием с помощью передних и задних рычагов (патент РФ N 2078938, Кл. E 21 D 23/04, 1997) - принято за прототип.

Известная секция механизированной крепи позволяет в допустимой мере перемещаться балками основания в вертикальной и горизонтальной плоскостях в определенных ограниченных пределах.

Однако, как показали испытания и работа указанной секции крепи, устройство поперечины не позволяет смещаться балкам основания на необходимую величину относительно друг друга в направлении передвижения секции. При этом несмотря на относительную сложность конструкции шарниры поперечины деформируются или отрываются от нее или основания, вызывая дополнительные ремонтные работы. Кроме того, не отвечает своим требованиям и стяжка, имеющая один вертикальный и один горизонтальный шарниры, которые казалось бы должны позволять балкам основания смещаться относительно друг друга в двух плоскостях. В то же время не было учтено, что балки основания могут в определенных пределах поворачиваться вокруг продольной оси, что не дает сделать горизонтальный шарнир правой (на рисунке фиг. 2 прототипа) балки основания, или расходиться либо сходиться в горизонтальной плоскости, чему препятствует вертикальный левый шарнир балки (изображенной на этом же рисунке).

Сущность изобретения заключается в том, что поперечина и стяжка выполнены в виде цельнометаллических валов, снабженных ограничительными трубами, поперечина установлена с зазорами в эллипсообразных отверстиях, а стяжка в цилиндрических отверстиях, выполненных во внутренних боковых листах конструкции балок, причем стяжка расположена между шарнирными опорами передних и задних рычагов.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом следующая.

Для расширения пределов прочности и повышения гибкости основания при увеличении возможности относительного перемещения балок друг относительно друга в вертикальной и горизонтальных плоскостях и в направлении передвижения секции крепи шарниры, связывающие поперечину и стяжку с соседними балками основания, выполнены с большими степенями свободы. Для этого шарниры представляют собой отверстия, выполненные во внутренних листах конструкции балок, через которые пропущены цельнометаллические валы, причем отверстия в передней части основания секции крепи имеют эллипсообразную форму, а в задней его части цилиндрическую форму. Диаметры отверстий выполнены больше, чем диаметры валов поперечины и стяжки, что позволяет свободно, в заданных пределах перемещаться балкам основания друг относительно друга. Перемещение балок в направлении друг к другу ограничивается ограничительными трубами, расположенными на валах поперечины и стяжки, что наиболее простым способом решает вопрос нежелательного сближения балок между собой при передвижении или в период нагружения. Расхождению балок основания препятствуют фиксаторы, установленные по концам валов поперечины и стяжки. Расположение стяжки между опорами передних и задних рычагов позволяет избежать вредного влияния концентрации напряжения в конструкции основания в районе передних рычагов.

Технический результат предложенного решения выражается в повышении приспосабливаемости основания секции крепи к неровностям почвы выработки и гипсометрии выемочных выработок, увеличению возможных пределов деформации основания при сохранении его прочности, снижении аварийности и поломок балок основания при упрощении его конструкции. Вышеперечисленные достоинства нового технического решения снижают трудоемкость ремонта и аварийность секции крепи в работе, расширяют область применения секции крепи, увеличивают сроки межремонтного обслуживания, что в целом повышает нагрузку на очистной забой, оборудованный механизированной крепью с использованием предложенного решения.

На фиг. 1 изображена секция крепи, вид сбоку; на фиг. 2 - вид А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид В-В на фиг. 2; на фиг. 5 - вид Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6 - вид Д на фиг. 1.

Секция механизированной крепи состоит из верхняка 1 с шарнирно связанным козырьком 2, гидропатрона 3, ограждения 4, передних рычагов 5 и задних рычагов 6, гидроцилиндра управления 7, гидростоек 8, гидродомкрата передвижения 9 и основания 10 (фиг. 1).

Основание выполнено из двух балок 11 и 12, включающих соответствующие внутренние боковые листы 13 и 14, в которых спереди выполнены эллипсообразные отверстия 15, а сзади, между нижними шарнирами 16 передних рычагов 5 и нижними шарнирами 17 задних рычагов 6 выполнены цилиндрические отверстия 18. В эллипсообразных отверстиях 15 расположен вал 19, с которым одной стороной связан гидродомкрат передвижения 9, которые образуют поворотную опору 20. Другая сторона гидродомкрата 9 шарнирно связана с направляющей лыжей 21. Вал 19 между гидродомкратом передвижения 9 и внутренними боковыми листами 13 и 14 балок 11 и 12 основания 10 снабжен ограничительными трубами 22, а на концах вала, с возможностью предупреждения расхождения балок 11 и 12 основания расположены фиксаторы 23. Вал 19, установленный в эллипсообразных отверстиях 15, снабженный ограничительными трубами 22 с поворотной опорой 20 и фиксаторами 23 образуют поперечину 24. В цилиндрических отверстиях 18 расположен вал 25, который снабжен ограничительной трубой 26, расположенной между внутренними листами 14 и балок 11 основания 10. На концах вала 25, с возможностью предупреждения расхождения балок 11 и 12 расположены фиксаторы 27. Вал 25, установленный в цилиндрических отверстиях 18 с ограничительной трубой 26 и фиксаторами 27, образует стяжку 28.

Вал 19 поперечины 24, установленный в эллипсообразных отверстиях 15, допускает ограниченное перемещение балок 11 и 12 в районе их передних носков по высоте друг относительно друга на h = 200-250 мм, для чего вертикальный размер эллипсоообразного отверстия должен быть равен двум диаметрам вала, а для создания необходимой степени смещения балок друг относительно друга в горизонтальной плоскости t до 65 мм поперечный размер этого отверстия выполнен больше диаметра вала на 5 мм. Вал 25 стяжки 28, расположенный в цилиндрических отверстиях 18, имеет диаметр на 10 мм меньше диаметра цилиндрического отверстия, что обеспечивает и вертикальное и горизонтальное смещение балок 11 и 12 основания в районе передних рычагов 5 и задних рычагов 6 на необходимую величину в зависимости от величины размеров h и t передних носков балок. Зазоры между ограничительными трубами 22, внутренними боковыми листами 13 и 14 балок 11 и 12 и гидродомкратом передвижения 9 составляют при сборке 10-15 мм, а между ограничительной трубой 26 и внутренними боковыми листами соответственно 5-8 мм. Диаметр внутреннего гидродомкрата передвижения 9, связанного с валом 19 поперечины 24, превышает диаметр вала на 10-15 мм.

Секция механизированной крепи работает следующим образом.

При подаче давления на сокращение гидродомкрата передвижения 9 база крепи (не показана) совместно с направляющей лыжей 21 перемещается в сторону забоя, а гидродомкрат передвижения передает усилие через поворотную опору 20 и поперечину 24 на основание 10 секции крепи. За счет размещения гидродомкрата передвижения 9 под углом к горизонту, при выдвижении базы крепи направляющая лыжа 21 приподнимается над поверхностью почвы выработки и снижает сопротивление штыбовой породы, неизменно образующейся в очистном забое и затрудняющей передвижение направляющей лыжи и базы крепи. При подаче давления на раздвижку гидродомкрата передвижения 9 усилие от него передается через поворотную опору 20 и поперечину 24 на основание 10, благодаря чему секция крепи движется в направлении забоя. Во время передвижения секции механизированной крепи за счет наличия люфтов в эллипсообразных отверстиях 15 в соединении поперечины 24 с внутренними боковыми листами 13 и 14 балок 11 и 12, а также люфта в связи гидродомкрата передвижения 9 с валом 19 поперечины балки основания 10 могут из-за неровностей почвы перемещаться по высоте друг относительно друга на 200 - 250 мм, а в горизонтальной плоскости опережать одна другую, сходиться или расходиться при этом до 65 мм. Наличие люфтов между валом 25 стяжки и цилиндрическими отверстиями 18 внутренних боковых листах 13 и 14 позволяет балкам 11 и 12 основания 10 перемещаться на вышеуказанные величины как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях. Ограничительные трубы 22, установленные на валу 19 поперечины 24, а также на валу 25 стяжки 28 не позволяют балкам 11 и 12 сближаться между собой, а фиксаторы 23 вала поперечины и 27 вала стяжки препятствуют балкам расходиться на величину более предусмотренной проектом.

Указанные возможные пределы гибкости балок 11 и 12 основания 10 повышают его приспосабливаемость к неровностям почвы и гипсометрии выемочных выработок и очистного забоя, увеличивают возможные пределы деформации основания при сохранении его прочности, снижают аварийность балок основания, рычагов и связей с направляющей лыжей.

По окончании передвижения секции крепи к забою гидродомкрат передвижения 9 запирают, гидроцилиндром управления 7 задают рациональный угол между верхняком 1 и ограждением 4, распирают гидростойки 8 и гидропатрон 3 козырька 2, после чего их запирают.

Изобретение относится к креплению очистных забоев. Оно направлено на повышение приспосабливаемости основания секции к неровностям почвы и гипсометрии выработки, повышение надежности работы. Секция механизированной крепи имеет основание из двух балок, установленных с возможностью ограниченного перемещения одной балки относительно другой, шарнирно связанных между собой в передней части с помощью поперечины, а с задней стороны с помощью стяжки, с поперечиной посредством поворотной опоры связан установленный под стяжкой под углом к горизонту гидродомкрат передвижения, другой конец которого шарнирно связан с направляющей лыжей, гидростойки, шарнирно установленные на каждой балке, и ограждение, связанное с основанием с помощью передних и задних рычагов. Поперечина и стяжка выполнены в виде цельнометаллических валов с ограничительными трубами. Поперечина установлена с зазорами в эллипсообразных отверстиях. Стяжка установлена с зазорами в цилиндрических отверстиях, выполненных во внутренних боковых листах конструкции балок. Стяжка расположена между нижними шарнирными опорами передних и задних рычагов. 6 ил.

Секция механизированной крепи, включающая основание, выполненное из двух балок, установленных с возможностью ограниченного перемещения одной балки относительно другой, шарнирно связанных между собой в передней части с помощью поперечины, а с задней стороны с помощью стяжки, с поперечиной посредством поворотной опоры связан установленный под стяжкой под углом к горизонту гидродомкрат передвижения, другой конец которого шарнирно связан с направляющей лыжей, гидростойки, шарнирно установленные на каждой балке, и ограждение, связанное с основанием с помощью передних и задних рычагов, отличающаяся тем, что поперечина и стяжка выполнены в виде цельнометаллических валов, снабженных ограничительными трубами, поперечина установлена с зазорами в эллипсообразных отверстиях, а стяжка установлена с зазорами в цилиндрических отверстиях, выполненных во внутренних боковых листах конструкции балок, причем стяжка расположена между нижними шарнирными опорами передних и задних рычагов.