УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ ВЕРХНЯКА И ПЕРЕКРЫТИЯ СЕКЦИИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ Российский патент 2001 года по МПК E21D23/06 

Изобретение относится к механизированным крепям очистных комплексов, предназначенных для добычи полезных ископаемых подземным способом, особенно на пластах с малой вынимаемой мощностью, а именно к конструкции связи бортов верхняка с перекрытием или ограждением.

Известны секции механизированных крепей, где связь верхняка с ограждением которых осуществляется с помощью пальцев, извлекаемых и устанавливаемых изнутри секции, а борта верхняка и ограждения не связаны между собой и выдвигаются с помощью пружин, установленных соответственно в верхняке и ограждении (Вельтищев В.В. и др. Механизированные комплексы МК. - М.: Недра, 1976, с.12-16, рис.4-8).

Подобная конструкция имеет следующие основные недостатки. Во-первых, установка и извлечение пальцев изнутри секции крепи или сборка или разборка секции небезопасна для работающих под секцией людей, так как перекрытие и ограждение в это время подвешены на тросах крана, тельфера или другого грузоподъемного приспособления. Во-вторых, при передвижении секций крепи относительно друг друга в процессе эксплуатации происходит зацепление бортов перекрытия и ограждения соседних секций, что приводит к их деформациям и отрыву от соответствующих верхняков и ограждений. Последнее обстоятельство вызывает внеплановые ремонты и простои очистных механизированных комплексов, связанные с потерей добычи полезного ископаемого и дополнительными расходами.

Известна секция механизированной крепи МК85, в которой устройство соединения верхняка и перекрытия включает проушины верхняка и перекрытия, шарнирно связанные между собой пальцами, наружный борт верхняка и внутренний борт перекрытия, шарнирно связанные между собой цилиндрическими втулками, выступающими в сторону пальцев и расположенными по оси, совпадающей с осью пальцев, соединяющих верхняк с перекрытием, и жестко установленными в наружном борте, стопорное устройство, установленное на втулке со стороны внутреннего борта и препятствующее взаимному осевому расхождению бортов.

Комплект рабочих чертежей на секцию крепи МК85 КН.01.00.000 АО "ПНИУИ". Арх. N 1340-64, черт. N МК 85К 51.00.000.СБ, лист N 2, рук. Волков Е.А., Новомосковск, 1994.

В известной секции механизированной крепи внутренний борт перекрытия и наружный борт верхняка соединены между собой с помощью втулки, жестко закрепленной в наружном борте и стопорного устройства, препятствующего расхождению бортов. При этом втулка, жестко расположенная в наружном борте верхняка, не позволяет установить или извлечь палец снаружи секции крепи. Установка или извлечение пальца изнутри секции крепи является опасной операцией для обслуживающего персонала, так как приходится работать под подвешенным на стропах верхняком и перекрытием, совмещая отверстия в проушинах. Этот недостаток особенно отрицательно сказывается в условиях шахты, при работе механизированной крепи в очистном забое, когда надежно подвесить верхняк или перекрытие практически невозможно, так как над ними нарушенные породы кровли. Поэтому практически в аварийных ситуациях при поломке одного из несущих элементов секции механизированной крепи приходится заменять секцию крепи целиком, что чрезвычайно трудоемко и связано с большими потерями добычи полезного ископаемого.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является устройство соединения верхняка и перекрытия секции механизированной крепи, включающее проушины верхняка и перекрытия, шарнирно связанные между собой пальцами, наружный борт верхняка и внутренний борт перекрытия, шарнирно связанные между собой цилиндрическими втулками, жестко связанными с наружным бортом верхняка и выполненными с внутренними отверстиями диаметром больше диаметра пальцев, связывающих верхняк с перекрытием, цилиндрические втулки, которые выступают в сторону пальцев, связывающих верхняк с перекрытием, имеют стопорные устройства, установленные на цилиндрической поверхности выступающей части втулки, препятствующие взаимному расхождению бортов (Патент РФ N 2109954, кл. E 21 D 23/06, 1995 г.) - принято за прототип.

К основным недостаткам известного устройства относится следующее. Стопорное устройство, устанавливаемое на цилиндрической втулке, является конструктивно довольно сложным, состоит из нескольких деталей, требует значительной длины втулки для размещения стопорного устройства, выполнения на втулке цилиндрической проточки и повышенных трудозатрат на изготовление и сборку этого устройства. Кроме того, борт перекрытия, выполненный с цилиндрическим отверстием для связи его с верхняком, требует поперечной установки его на втулку верхняка, что непозволительно в условиях стесненного рабочего пространства, в условиях работы секции механизированной крепи на малой, менее 1,5 м, вынимаемой мощности пласта. В случае поломки борта перекрытия или верхняка в шахтных условиях требуется или заменять секцию крепи в целом, или проводить сложный дорогостоящий ремонт, связанный с заменой бортов верхняка или перекрытия.

Сущность изобретения заключается в том, что борт перекрытия со стороны, связывающей его с верхняком, выполнен в форме открытого зева или вильчатой проушины, а стопорное устройство на цилиндрической втулке выполнено в виде жестко закрепленного буртика, расположенного на наружной поверхности втулки со стороны пальца, соединяющего верхняк с перекрытием, с возможностью свободной продольной установки борта перекрытия открытым зевом на цилиндрическую втулку между бортом верхняка и буртиком.

Кроме того, буртик может быть выполнен заодно целое с цилиндрической втулкой.

Кроме того, буртик может быть выполнен в форме кольца, жестко закрепленного на цилиндрической втулке.

Кроме того, открытый зев борта перекрытия может быть выполнен в виде симметричного цилиндрического захвата, открытая часть которого не менее наружного диаметра цилиндрической втулки.

Кроме того, открытый зев борта перекрытия может быть выполнен в виде асимметричного цилиндрического захвата.

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

Признак - "борт перекрытия со стороны, связывающей его с верхняком, выполнен в форме открытого зева или вильчатой проушины" позволяет обеспечить соединение его с втулкой, жестко связанной с верхняком не только путем поперечного надевания его на цилиндрическую втулку, но и путем свободной продольной установки открытого зева перекрытия на цилиндрическую втулку между бортом верхняка и буртиком, что особенно важно в соединениях бортов верхняка с перекрытием в секциях крепи для малой (менее 1,5 м) вынимаемой мощности пласта, когда высота крепи не позволяет при замене верхняка или перекрытия рассоединить или соединить их между собой путем поперечного снятия или надевания на цилиндрическую втулку из-за ограниченного рабочего пространства, что расширяет область применения устройства, упрощает его, уменьшает металлоемкость и снижает трудоемкость монтажа и демонтажа при сборке и ремонтных работах.

Признак - "а стопорное устройство на цилиндрической втулке выполнено в виде жестко закрепленного буртика" обеспечивает значительное снижение затрат на выполнение самого стопорного устройства, упрощает его конструкцию и повышает надежность соединения бортов верхняка с перекрытием.

Признак - "расположенного на наружной поверхности втулки со стороны пальца, соединяющего верхняк с перекрытием" позволяет не выполнять цилиндрическую канавку на втулке, сократить общую длину цилиндрической втулки, за счет уменьшения ширины стопорного устройства, требующего значительно меньше места на втулке по длине вдоль ее оси. Предлагаемое стопорное устройство на втулке заменяет, как минимум, три детали в прототипе - полукольца, установленные в кольцевой проточке втулки, обойму и фиксирующее кольцо, одной деталью, буртиком, выполненным жестко связанным с пальцем или же заодно целое с ним, что упрощает, удешевляет и делает более надежной соединение бортов верхняка с перекрытием.

Признак - "буртик выполнен заодно целое с цилиндрической втулкой" позволяет изготовить цилиндрическую втулку как одну деталь, например выточить из куска металла на токарном станке или отлить, что упрощает и удешевляет конструкцию.

Признак - "буртик выполнен в виде кольца, жестко закрепленного на цилиндрической втулке" позволяет, например, отлить две простейшие детали и жестко соединить их между собой, что также упрощает и удешевляет конструкцию.

Признак - "открытый зев борта перекрытия выполнен в виде симметричного цилиндрического захвата, открытая часть которого не менее наружного захвата цилиндрической втулки" упрощает сборку и разборку соединения, связывающего борта верхняка и перекрытия, за счет удержания борта перекрытия захватом на цилиндрической втулке от его продольного смещения при наклоне верхняка, до момента фиксации борта перекрытия на его поперечных направляющих, установленных вдоль его длины.

Признак - "открытый зев борта перекрытия выполнен в виде асимметричного цилиндрического захвата" позволяет выполнить захват применительно к конкретным условиям эксплуатации. Так, если перекрытие выполнено в виде ограждения с большим, более 18-20 градусов, наклоном, то после введения цилиндрического зева перекрытия на втулку верхняка возможно опустить противоположный конец перекрытия вниз и более надежно захватить его асимметричную часть за втулку, для удержания до момента фиксации борта перекрытия на его поперечных направляющих.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в снижении затрат на его изготовление и обслуживание, снижении металлоемкости, расширении области применения секции механизированной крепи на пласты с малой вынимаемой мощностью (менее 1,5 м), упрощении конструкции, и повышении надежности соединения и повышении безопасности работы обслуживающего персонала во время профилактических ремонтных и монтажно-демонтажных работ.

На фиг. 1 изображен общий вид секции механизированной крепи, вид сбоку; на фиг. 2 - вид А-А фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид цилиндрической втулки с буртиком в виде кольца; на фиг. 5 - вид борта перекрытия, выполненного с открытым зевом в виде симметричного захвата; на фиг. 6 - то же, что на фиг.5, но выполненного с открытым зевом в виде асимметричного захвата.

Секция механизированной крепи включает в себя основание 1, с которым шарнирно связаны гидростойки 2, которые в свою очередь, также шарнирно связаны с верхняком 3. Верхняк 3 имеет проушины 4, которые с помощью пальцев 5 связаны с проушинами 6 перекрытия 7. Перекрытие 7 шарнирно с помощью рычагов 8 связано с основанием 1.

Верхняк 3 имеет выдвижные наружные борта 9, установленные шарнирно на направляющих 10, которые, с возможностью продольного перемещения, размещены в расточках 11 жестких балок 12 верхняка. Подобным образом размещена и связана с наружным бортом 9 верхняка 3 одна из сторон гидроцилиндра выдвижения 13, другая сторона которого связана с верхняком (фиг. 1, фиг. 2).

Перекрытие 7 имеет внутренние выдвижные борта 14, связанные с направляющими, закрепленными в перекрытии аналогично выдвижным бортам верхняка 3. Выдвижные борта 14 перекрытия 7 расположены внутри выдвижных наружных бортов 9 верхняка 3. Наружный выдвижной борт 9 верхняка 3 с помощью жестко установленной в нем цилиндрической втулки 15 связан с открытым зевом внутреннего выдвижного борта 14 перекрытия 7. Цилиндрическая втулка 15 имеет выполненный заодно целое с ней (фиг. 3) или выполненный в виде кольца, жестко закрепленного на цилиндрической втулке, буртик 16 (фиг. 4). Цилиндрическая втулка 15 расположена на одной оси с осью пальца 5, соединяющего верхняк 3 с перекрытием 7, и размещена буртиком 16, направленным в сторону пальца. Длина l наружной части цилиндрической втулки 15 от наружного выдвижного борта 9 до буртика 15 должна быть не менее толщины t внутреннего выдвижного борта 14. Внутреннее отверстие втулки 15 выполнено диаметром d₁, большим диаметра d₂ пальца 5, связывающего верхняк с перекрытием 7. Открытый зев внутреннего борта 14 перекрытия 7 может быть выполнен в виде симметричного цилиндрического захвата, открытая часть которого D₁ не менее наружного диаметра D цилиндрической втулки 15, то есть D₁ ≥ D из условия свободной продольной установки внутреннего борта 14 перекрытия 7 открытым зевом на цилиндрическую втулку (фиг. 5). Открытый зев внутреннего борта 14 перекрытия 7 может быть выполнен в виде асимметричного цилиндрического захвата (фиг. 6).

Устройство работает следующим образом.

При сборке секции в заводских условиях для соединения проушин 4 верхняка 3 с проушинами 6 перекрытия 7 с помощью грузоподъемных приспособлений совмещают отверстия в проушинах 4 верхняка и проушинах 6 перекрытия. Вставляют пальцы 5 в совмещенные проушины 4 верхняка и проушины 6 перекрытия. Затем на верхняк 3 устанавливают наружные выдвижные борта 9 и соединяют их с направляющими 10 и гидроцилиндром выдвижения 13. Далее в зазор между буртиком 16 и наружным бортом 9 верхняка 3, открытым зевом продольно вводят внутренний выдвижной борт 14 перекрытия 7 до упора стенок открытого зева в наружную поверхность цилиндрической втулки 15, после чего соединяют перекрытие с его направляющими, по конструкции аналогичными направляющим 10 верхняка 3.

В случае необходимости разборки верхних элементов секции механизированной крепи для профилактического осмотра или ремонта в очистном забое шахты, над этой секций возводят настил из досок или балок, после чего выдвигают ее вперед относительно соседних секций и разгружают от горного давления путем снятия нагрузки с гидростоек 2 секции крепи. Под верхняк 3 и перекрытие 7 устанавливают деревянные стойки и осаживают секцию крепи до опоры верхняка и перекрытия на деревянные стойки. Далее действуют в зависимости от цели разборки секции. Если, например, возникла необходимость демонтажа пальца 5, соединяющего верхняк 3 с перекрытием 7, то его извлекают наружу через внутреннее отверстие втулки 15. В случае необходимости разборки верхних элементов секции отсоединяют от направляющих внутренние выдвижные борта 14 перекрытия 7 и выводят его из зазора между буртиком 16 и наружным бортом 9 верхняка 3. Затем, в случае необходимости, отсоединяют направляющие 10 и гидроцилиндр 13 от наружного борта 9 верхняка 3 и снимают его с верхняка. Теперь можно отсоединить от верхняка 3 гидростойки 2 и демонтировать верхняк, а затем, рассоединив рычаги 8 от перекрытия 7, демонтировать последнее. На этом разборка секции крепи для профилактического осмотра и ремонта закончена.

Изобретение предназначено для использования в механизированных крепях очистных комплексов, предназначенных для добычи полезных ископаемых подземным способом, особенно на пластах с малой вынимаемой мощностью, а именно к конструкции связи бортов верхняка с перекрытием или ограждением. Устройство имеет проушины верхняка и перекрытия, шарнирно связанные пальцами, наружный борт верхняка и внутренний борт перекрытия, шарнирно связанные между собой цилиндрическими втулками, жестко связанными с наружным бортом верхняка и выполненными с внутренними отверстиями диаметром больше диаметра пальцев, связывающих верхняк с перекрытием. Цилиндрические втулки, которые выступают в сторону пальцев, имеют стопорные устройства, установленные на цилиндрической поверхности выступающей части втулки, препятствующие взаимному расхождению бортов. Борт перекрытия со стороны, связывающей его с верхняком, выполнен в форме открытого зева или вильчатой проушины, а стопорное устройство на цилиндрической втулке выполнено в виде жестко закрепленного буртика, расположенного на наружной поверхности втулки со стороны пальца, соединяющего верхняк с перекрытием, с возможностью свободной продольной установки борта перекрытия открытым зевом на цилиндрическую втулку между бортом верхняка и буртиком. Задача изобретения заключается в снижении затрат на изготовление и обслуживание, расширении области применения на пласты с малой мощностью, сокращении металлоемкости, упрощении конструкции и повышении безопасности. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство соединения верхняка и перекрытия секции механизированной крепи, включающее проушины верхняка и перекрытия, шарнирно связанные между собой пальцами, наружный борт верхняка и внутренний борт перекрытия, шарнирно связанные между собой цилиндрическими втулками, жестко связанными с наружным бортом верхняка и выполненными с внутренними отверстиями диаметром больше диаметра пальцев, связывающих верхняк с перекрытием, цилиндрические втулки, которые выступают в сторону пальцев, связывающих верхняк с перекрытием, имеют стопорные устройства, установленные на цилиндрической поверхности выступающей части втулки, препятствующие взаимному расхождению бортов, отличающееся тем, что борт перекрытия со стороны, связывающей его с верхняком, выполнен в форме открытого зева или вильчатой проушины, а стопорное устройство на цилиндрической втулке выполнено в виде жестко закрепленного буртика, расположенного на наружной поверхности втулки, со стороны пальца, соединяющего верхняк с перекрытием, с возможностью свободной продольной установки борта перекрытия открытым зевом на цилиндрическую втулку между бортом верхняка и буртиком. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что буртик выполнен за одно целое с цилиндрической втулкой. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что буртик выполнен в форме кольца, жестко закрепленного на цилиндрической втулке. 4. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что открытый зев борта перекрытия выполнен в виде симметричного цилиндрического захвата, открытая часть которого не менее наружного диаметра цилиндрической втулки. 5. Устройство по пп. 1 - 4, отличающееся тем, что открытый зев борта перекрытия выполнен в виде асимметричного цилиндрического захвата.