СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КРОВЛЕЙ Российский патент 2002 года по МПК E21D23/00 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной добыче угля.

Известен способ управления кровлей плавным опусканием пород с применением в очистном забое одно- или двухрядных тороидальных передвижных безразгрузочных крепей [1, 2]. В первом варианте в торах (при однорядной крепи) может изменяться давление воздуха с помощью дополнительного шланга, работающего в целом как баллон на всей своей длине. Во втором варианте (при двухрядной крепи) во втором ряду торов давление не регулируется. Недостатками способа являются недоучет проявлений горного давления и невозможность осуществления плавного опускания пород на пластах средней мощности.

Известен способ управления кровлей с применением деревянных костров, крепей с наличием только первоначального распора, устанавливаемых по всему выработанному пространству в шахматном порядке, на которые должны опускаться вышележащие породы [3]. Недостатками способа являются большая трудоемкость установки костров и применимость способа только при выемке тонких пластов.

Известен способ управления кровлей с установкой двойных жестких бетонных желобов вдоль забоя с внутренним длинномерным баллоном для создания первоначального распора, удаляемым из желобов на некотором расстоянии за лавой из боковой выработки [4] . Недостатками способа являются оставление за лавой двух оконтуривающих выработок, сложность конструкции крепи и большая трудоемкость работ по установке и извлечению длинномерных баллонов.

Наиболее близким техническим решением способа управления кровлей является способ, при котором устанавливают в шахматном порядке в выработанном пространстве пневмокрепи в виде двух бетонных поддомкраченных коробов друг на друге с внутренним регулируемым баллоном на бетонной опоре. Баллоны извлекают из пятого ряда крепи выработанного пространства для повторного использования. Давление в баллонах соседних пневмокрепей при их рабочем состоянии поддерживается в направлении очистного забоя по экспоненте [5]. Недостатками способа являются большая сложность конструкции и установки пневмокрепей в выработанном пространстве, неприменимость способа для управления кровлей плавным опусканием пород на пластах средней мощности из-за недоучета при установки баллонов начала смыкания пород кровли и почвы.

В основу изобретения поставлена задача создания способа управления кровлей, позволяющего снизить скорость смещения кровли до минимума при выемке угля на пластах средней мощности, а также упростить процесс установки пневмокрепей в выработанном пространстве.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе управления кровлей, включающем установку в лаве тороидальной безразгрузочной крепи, в выработанном пространстве - несколько рядов пневмокрепей, включающих извлекаемые баллоны, устанавливаемые в шахматном порядке между подготовленными выработками, давление в которых поддерживают по экспоненте, установленная в лаве тороидальная безразгрузочная крепь содержит корпус со щелевидными отверстиями, первый ряд тороидальной передвижной безразгрузочной крепи с регулируемым давлением в торах и второй ряд тороидальной передвижной безразгрузочной крепи без регулирования давления в торах, а в выработанном пространстве - ряды баллонов с армированными боковыми поверхностями, под внешним давлением меняющих форму от гибкого цилиндра до гибкой чечевицы, которые в сложенном виде через щелевидные отверстия в корпусе выпускают под торы первого, а затем второго ряда тороидальной передвижной безразгрузочной крепи по мере перекатывания последних на забой. При этом по мере выхода сложенных баллонов из-под второго ряда тороидальной передвижной безразгрузочной крепи их раздувают сжатым воздухом, выдергивая чеку емкости со сжатым воздухом с помощью тяги призабойной крепи.

Установка в призабойном пространстве тороидальной крепи с регулированным давлением в торах и без регулирования, а в выработанном пространстве в шахматном порядке баллонов с нарастающим давлением позволяет эффективно учесть проявления горного давления в поперечном сечении выемочного поля от забоя до линии смыкания пород кровли и почвы, сгладить кривую скоростей смещения кровли, доведя скорости смещения до минимума.

Выпуск баллонов из призабойного пространства сразу за двумя рядами торов и их автоматический раздув (первоначальный распор) позволяет эффективно использовать их на всей площади выработанного пространства от забоя до линии смыкания пород кровли и почвы.

Выполнение баллонов в виде емкостей, под внешним давлением меняющих форму от гибкого цилиндра до гибкой чечевицы с полужесткими армированными боковыми поверхностями, позволяет эффективно использовать их для поддержания кровли в режиме нарастающего сопротивления от первоначального распора до почти полного сжатия, которое происходит при смыкании пород кровли и почвы.

В целом данное предложение расширяет возможности способа управления кровлей плавным опусканием пород и позволяет применить его на пластах средней мощности, что дает значительный эффект в сохранении поверхности земли и охране окружающей среды.

Предложение поясняется далее чертежами.

На фиг.1 дан план выемочного поля; фиг.2 - разрез вдоль лавы 1-1 с видом на корпус тороидальной крепи; фиг. 3 - поперечный разрез выемочного поля II-II; фиг. 4 - общий вид баллона в сложенном состоянии; фиг.5 - общий вид баллона в рабочем состоянии при первоначальном распоре; фиг. 6 - общий вид баллона в рабочем состоянии при смыкании пород кровли и почвы.

На фигурах выемочное поле содержит откаточный 1 и вентиляционный 2 штреки, рабочий орган 3 тороидальной крепи с корпусом 4, два ряда торов: первый ряд 5 и второй ряд 6, баллоны 7 в выработанном пространстве, которые показаны на плане выемочного поля, а также на общем виде в сложенном состоянии 8, в рабочем состоянии при первоначальном распоре 9 и при смыкании пород 10.

На фигурах также видно, что корпус торов содержит в нижней части щелевидное отверстие 11, а баллон имеет полужесткие армированные боковые поверхности 12.

Способ осуществляется следующим образом.

В призабойном пространстве лавы, находящемся перпендикулярно к откаточному 1 и вентиляционному 2 штрекам, располагают параллельно забою корпус 4 тороидальной крепи и два ряда торов 5 и 6.

В торах 5 давление воздуха может повышаться или понижаться с помощью специально шланга. В торах 6 давление не регулируется, и они как и баллоны работают самостоятельно в режиме нарастающего сопротивления внешнему давлению сверху.

За торами в выработанном пространстве размещают в шахматном порядке баллоны 7. Попадают туда они из призабойного пространства. Для этого баллон 7 в сложенном виде 8 в позиции 13 через щелевидное отверстие 11 в корпусе 4 выпускается под торы первого ряда 5 в позиции 14, так как тор перекатывается на забой. Затем этот же баллон оказывается в позиции 15 под тором 6 второго ряда при его перекатывании на забой.

При дальнейшем движении торов баллон в позиции 16 выходит в выработанное пространство, где сразу раздувается сжатым воздухом. Для раздува в автоматическом режиме чека емкости со сжатым воздухом, находящейся в каждом сложенном баллоне, подсоединена к тяге, а тяга к корпусу крепи. По мере движения забоя и корпуса при отделении угля тяга натягивается и выдергивает чеку из первого ряда баллонов, ближайшего к торам второго ряда. Баллон наполняется сжатым воздухом, принимает вид цилиндра с армированной поверхностью для создания первоначального распора между кровлей 17 и почвой 18 пласта угля 19.

Баллоны, размещенные в выработанном пространстве в шахматном порядке, позволяют вышележащим породам кровли плавно опускаться при удалении от забоя и ложиться на линии смыкания на почву пласта, при этом сами баллоны сжимаются верхним внешним давлением до чечевицеобразной формы 20 с армированной поверхностью.

Согласно схеме опускания пород в такой конструкции выемочного поля смещения кровли в поперечном сечении принимают некоторые небольшие значения, мало изменяющиеся. Сами породы плавно опускаются с незначительным трещинообразованием 21, что позволяет сохранить поверхность земли и благоприятно воздействовать на окружающую среду.

Источники информации
1. Машковцев И.Л. и др. Выемочный агрегат. А.С. 1721234. Бюл. изобретений, 11, 1992 г.

2. Машковцев И. Л. и др. Тороидальная крепь очистного забоя. Заявка на изобретение 99110696, решение о выдаче патента от 28.01.2000 г.

3. Технология подземной выработки месторождений полезных ископаемых. Учеб. пособие под ред. А.С. Бурчакова. - М.: Недра, 1983, с. 429.

4. Игнатьев А.Д. и др. Анализ и выбор перспективных технико-технологических решений выемки весьма тонких пластов без постоянного присутствия людей в забое. Совершенствование технологии добычи угля подземным способом. - М.: Науч. сообщ. ИГД им. Скочинского, вып.13, 1982, с. 35.

5. Машковцев И. Д. и др. Способ управления кровлей. А.С. 181565. Бюл. изобретений, 15, 1993 г.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной добыче угля. Способ управления кровлей включает установку в лаве тороидальной безразгрузочной крепи, в выработанном пространстве - нескольких рядов пневмокрепей с извлекаемыми баллонами, установленными в шахматном порядке между подготовительными выработками, давление в которых поддерживают по экспоненте. Установленная в лаве тороидальная безразгрузочная крепь содержит корпус с щелевидными ответвлениями, первый ряд тороидальной передвижной безразгрузочной крепи с регулируемым давлением воздуха в торах и второй ряд тороидальной передвижной безразгрузочной крепи без регулирования давления в торах, а в выработанном пространстве - ряды баллонов с армированными боковыми поверхностями, под внешним давлением меняющих форму от гибкого цилиндра до гибкой чечевицы, которая в сложенном виде через щелевидные отверстия в корпусе выпускают под торы первого, а затем второго рядов тороидальной передвижной безразгрузочной крепи. По мере выхода сложенных баллонов из-под второго ряда тороидальной передвижной безразгрузочной крепи их раздувают сжатым воздухом, выдергивая чеку емкости с сжатым воздухом с помощью тяги призабойной крепи. В результате способ позволяет снизить скорость смещения кровли до минимума при выемке угля на пластах средней мощности. 6 ил.

Способ управления кровлей, включающий установку в лаве тороидальной безразгрузочной крепи, в выработанном пространстве - нескольких рядов пневмокрепей, включающих извлекаемые баллоны, устанавливаемые в шахматном порядке между подготовительными выработками, давление в которых поддерживают по экспоненте, отличающийся тем, что установленная в лаве тороидальная безразгрузочная крепь содержит корпус со щелевидными отверстиями, первый ряд тороидальной передвижной безразгрузочной крепи с регулируемым давлением в торах и второй ряд тороидальной передвижной безразгрузочной крепи без регулирования давления в торах, а в выработанном пространстве - ряды баллонов с армированными боковыми поверхностями, под внешним давлением меняющих форму от гибкого цилиндра до гибкой чечевицы, которые в сложенном виде через щелевидные отверстия в корпусе выпускают под торы первого, а затем второго рядов тороидальной передвижной безразгрузочной крепи по мере перекатывания последних на забой, при этом по мере выхода сложенных баллонов из-под второго ряда тороидальной передвижной безразгрузочной крепи их раздувают сжатым воздухом, выдергивая чеку емкости с сжатым воздухом с помощью тяги призабойной крепи.