МЕХАНИЗИРОВАННАЯ КРЕПЬ С ЭЛЕМЕНТАМИ ОДНОВРЕМЕННОГО УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПУСКА САМООБРУШАЮЩЕГОСЯ УГЛЯ ИЗ МЕЖСЛОЕВОЙ ТОЛЩИ Российский патент 2002 года по МПК E21D23/00 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, а именно к механизированным крепям очистных забоев, предназначенных для выемки угля из мощных пластов при подземной отработке месторождений.

Известен агрегат для выемки мощных пластов угля (см. Ф. Пера, К. Шимон, И. Немет, И. Корбуй. Разработка механизированных крепей нового типа. Сб. трудов "Механика горных пород и механизированные крепи" - Новосибирск, ИГД СО РАН СССР, 1985, с. 165-177, рис. 7), включающий комбайн, забойный скребковый конвейер, секционную механизированную крепь, каждая секция которой состоит из перекрытия, шарнирно связанного с рамой, основания, гидростоек, верхняка с противоотжимным экраном, шарнирно закрепленного на перекрытии и связанного с ним гидродомкратом управления, гидродомкраты передвижения, установленные на основании, и углеспускной люк, установленный в проеме перекрытия с возможностью поворота в вертикальной плоскости гидростойкой управления.

Недостатком данного технического решения является сложность обеспечения качественного закрытия углеспускного люка из-за трудности управления люком, что не позволяет своевременно остановить выпуск и обеспечить безопасность технологии выпуска.

Наиболее близкой по технической сущности является секция механизированной крепи (см., например, а.с. СССР 1830420, Е 21 D 23/00, БИ 28, 1993 г.), включающая перекрытие, шарнирно связанное с основанием траверсами и гидростойками, верхняк с противоотжимным экраном, шарнирно закрепленный на перекрытии и связанный с ним гидродомкратом управления, гидродомкраты передвижения, установленные на основании, углеспускной люк, установленный в проеме перекрытия с возможностью поворота в вертикальной плоскости гидростойкой управления, плитовой затвор и стержневые скалыватели, установленные в боковых пазах перекрытия. Секция крепи снабжена телескопическим щитом и фиксатором, перекрытие выполнено с дополнительным завальным проемом, в котором установлен телескопический щит с возможностью выдвижения посредством гидродомкрата. Плитовой затвор установлен на углеспускном люке с возможностью относительного поворота и взаимодействия в конечном положении с фиксатором, который закреплен на перекрытии. При этом стержневые скалыватели шарнирно закреплены на боковых сторонах углеспускного люка.

Недостатками известного технического решения являются большие потери угля и засорение его обрушенными породами за счет выпуска угля последовательно через каждый люк в секциях механизированной крепи и неуправляемость самообрушением угля из межслоевой толщи под действием собственного веса.

Технической задачей предлагаемого изобретения является сокращение потерь угля при добыче и уменьшение зольности (засорения вмещающими породами) за счет создания регулируемого, с дозированным выпуском общего потока угля над механизированной крепью.

Исследованиями установлено, что если выпускные отверстия рассредоточить по площади, а расстояние между их центрами подобрать таким образом, чтобы зоны потока пересекались, то при одновременном дозированном выпуске сыпучего материала в пространстве над выпускными отверстиями образуется единый поток движущегося сыпучего материала.

Если выпускные отверстия расположены на одной прямой, при одновременном выпуске из всех выпускных отверстий в нижней части образуется зона потока, по форме представляющая собой овал (эллипс), постепенно переходящий в круг на высоте, ориентировочно равной расстоянию между крайними выпускными отверстиями. Если выпуск вести из каждого выпускного отверстия не одновременно, то в пространстве над этими отверстиями образуется несколько (согласно количеству выпускных отверстий) разрозненных зон потоков. Суммарная площадь полученных зон потоков на любой высоте будет значительно меньше одной зоны потока при одновременном выпуске.

Кроме того, когда расстояние между выпускными отверстиями меньше, зоны потока и зоны потоков смежных отверстий пересекаются между собой, то при разновременном выпуске из смежных выпускных отверстий происходит перепуск сыпучих материалов. Когда в соседнюю зону потока вовлекаются обрушенные породы, они перепускаются в зону потока, в котором ведут выпуск, что приводит к преждевременному засорению обрушенными породами и потерям угля.

Чтобы управлять процессом перемещения самообрушающегося угля над секциями механизированной крепи, необходим принудительный выпуск угля регулируемыми по производительности питателями.

Питатель должен равномерно выпускать уголь по всей площади проема перекрытия, выполненного в секции механизированной крепи. Кроме того, производительность питателя должна регулироваться в широком диапазоне. Техническим решением должна предусматриваться одновременная работа группы питателей на один забойный скребковый конвейер. Количество питателей, работающих в группе, определяют технической возможностью забойного скребкового конвейера. Учитывая, что питатели работают примерно в одинаковых условиях, их средневзвешенные производительности могут быть отрегулированы до необходимой величины полной загрузки забойного скребкового конвейера при работе группы питателей. Если питатели обеспечивают выпуск угля по всему сечению проема перекрытия, а их производительность регулируют, то можно в очистном пространстве образовать поток угля с определенной скоростью движения. Кроме того, при этом представляется возможным увеличить число одновременно работающих питателей, что увеличивает длину забоя, на которой идет медленное опускание угля и посадка кровли.

Используя вышеописанные закономерности, поставленная задача решается следующим образом. В механизированной крепи с элементами одновременного управляемого выпуска самообрушающегося угля из межслоевой толщи, включающей комбайн, забойный скребковый конвейер, секционную механизированную крепь, каждая секция которой состоит из перекрытия, шарнирно связанного с рамой, основания, гидростоек, верхняка, шарнирно закрепленного на перекрытии, гидродомкрата передвижения, установленного на основании, устройства для выпуска самообрушающегося угля из межслоевой толщи, установленного в проеме перекрытия, плитового затвора, гидростанции и вибратора, согласно техническому решению, в проеме перекрытия каждой секции механизированной крепи выполнен желоб для выпуска самообрушающегося угля из межслоевой толщи, расширяющийся в поперечном сечении в сторону разгрузки и жестко закрепленный к несущим балкам перекрытия, с днищем, опирающимся на основание. Днище желоба покрыто антифрикционным материалом и на нем смонтирован плунжерный питатель, выполненный в виде жесткой плиты, рабочая поверхность которой снабжена клиновыми рифлениями, обеспечивающими минимальное сопротивление перемещению жесткой плиты в сторону завала угля и максимальное трение и сцепление ее рабочей поверхности при перемещении в сторону выгрузки угля. Для возвратно-поступательного перемещения жесткой плиты плунжерный питатель снабжен гидроцилиндром, закрепленным на раме днища, причем силовые полости рабочего и обратного хода гидроцилиндра посредством магистральных трубопроводов присоединены к общему для групп плунжерных питателей пульту управления работой гидроцилиндров с регулируемым по производительности гидронасосом, при этом половина групп гидроцилиндров подключена к общему пульту управления в противофазе к другой половине группы. Разгрузочный конец плунжерного питателя расположен над забойным скребковым конвейером, при этом над разгрузочным концом плунжерного питателя выполнен пешеходный трап для обслуживания узлов механизированной крепи и проем перекрытия в секции для выпуска угля закрыт неуправляемым цепным заслоном.

Желоб в каждой секции может быть снабжен дополнительным плунжерным питателем, смонтированным последовательно с плунжерным питателем с нахлесткой его жесткой плиты. Механизированная крепь может быть снабжена гидравлическим ударным узлом для ликвидации зависаний угля в желобах ее секций, смонтированным на механизме перемещения по направляющим комбайна, выполненным на забойном скребковом конвейере, а также может быть снабжена элементами для вакуумирования межслоевой толщи на границе самообрушения угля.

Существенными отличиями технического решения являются следующие: в проеме перекрытия каждой секции механизированной крепи выполнен желоб для выпуска самообрушающегося угля из межслоевой толщи, расширяющийся в поперечном сечении в сторону разгрузки и жестко закрепленный к несущим балкам перекрытия, с днищем, опирающимся на основание и покрытым антифрикционным материалом, на котором смонтирован плунжерный питатель, выполненный в виде жесткой плиты, рабочая поверхность которой снабжена клиновыми рифлениями, обеспечивающими минимальное сопротивление перемещению жесткой плиты в сторону завала угля и максимальное трение и сцепление ее рабочей поверхности при перемещении в сторону выгрузки угля, при этом для возвратно-поступательного перемещения жесткой плиты плунжерный питатель снабжен гидроцилиндром, закрепленным на раме днища, причем силовые полости рабочего и обратного хода гидроцилиндра посредством магистральных трубопроводов присоединены к общему для групп плунжерных питателей пульту управления работой гидроцилиндров с регулируемым по производительности гидронасосом, при этом половина группы гидроцилиндров подключена к общему пульту управления в противофазе к другой половине группы.

Высокий желоб создает благоприятные условия для разрыхления и разрушения самообрушающегося угля межслоевой толщи. Опора днища желоба на основание обеспечивает работоспособность, снижение металлоемкости конструкции желоба. Жесткое закрепление боковых стенок к мощным балкам перекрытия обеспечивает прочность желоба и увеличивает жесткость несущих балок. А для обеспечения раздвижности техническим решением предусматривается не жесткое закрепление к днищу желоба, а посредством двойной стенки, одна из которых жестко закреплена к днищу, а вторая закреплена к несущим балкам перекрытия, то есть внахлестку, причем высота двойной стенки определяется размерами раздвижности. Это обеспечивает надежность работы и простоту конструктивного исполнения.

В качестве питателя техническим решением предусматривается использование плунжерного питателя. Для уменьшения расхода энергии и обеспечения работоспособности при больших ударных нагрузках плунжерный питатель выполнен в виде жесткой плиты, смонтированной на антифрикционном материале основания, например текстолите, или другом синтетическом материале, обладающем низким коэффициентом трения и способным работать при больших ударных нагрузках.

Рабочая поверхность жесткой плиты выполнена с клиновыми рифлениями, обеспечивающими различные сопротивления перемещению в завале угля. Для уменьшения сопротивления перемещению угля клиновые рифления своей острой клиновой частью направлены в завал угля. При перемещении плунжерного питателя куски угля приподнимаются на небольшую высоту и перемещение происходит по стальной плоскости, а ее сопротивление незначительно.

При перемещении плунжерного питателя из завала рифления образуют множество выступов, над каждым из которых организуется зона сдвижения с большим сопротивлением из-за дилатансионных явлений, что обеспечивает совместные перемещения плунжерного питателя с нагруженным на него углем, и совершается рабочий процесс перемещения угля. При этом необходимо отметить, что благодаря расширению желоба в сторону разгрузки боковые стенки его не образуют дилатансионного сопротивления перемещаемому потоку угля. Рифления обеспечивают перемещение угля при возвратно-поступательных перемещениях плунжерного питателя.

Для обеспечения надежности работы в завале угля техническим решением предусматривается перемещение посредством гидроцилиндра. Наличие на механизированной крепи гидравлической энергии упрощает конструкцию привода и снижает затраты на обслуживание.

Для обеспечения одновременной работы группы плунжерных питателей гидроцилиндры присоединены к общему для группы питателей пульту управления работой гидроцилиндров с регулируемым по производительности гидронасосом. Причем половина гидроцилиндров подключена к общему пульту управления в противофазе к другой половине группы. Это позволяет группой плунжерных питателей вести непрерывный процесс погрузки угля на скребковый конвейер. В один из периодов погрузку угля ведет, например, первая половина группы плунжерных питателей, в это же время вторая половина группы совершает внедрение плунжерного питателя в завал угля. Затем наоборот - первая половина группы плунжерных питателей совершает внедрение их в завал угля, а вторая половина группы ведет погрузку угля на скребковый конвейер.

Во всех плунжерных питателях, устанавливаемых в желобах, одновременно ведется рабочий ход выгрузки угля или холостой ход - внедрение плунжерного питателя в завал угля.

Скорость рабочего хода регулируется производительностью гидронасоса.

Вышеуказанное позволяет вести одновременную выгрузку угля группой плунжерных питателей с примерно одинаковой производительностью, что и обеспечивает равномерное управляемое перемещение самообрушающегося угля в межслоевой толще.

Разгрузочный конец плунжерного питателя расположен над забойным скребковым конвейером, при этом проем перекрытия в секции для выпуска угля закрыт неуправляемым цепным заслоном и над разгрузочным концом плунжерного питателя выполнен пешеходный трап для обслуживания узлов механизированной крепи.

Вышеуказанное обеспечивает безопасную работу по выпуску самообрушающегося угля из межслоевой толщи. Исключается ручной труд по пропуску угля и на операции перегрузки. Создаются условия по безопасному обслуживанию всех механизмов и узлов механизированной крепи, что повышает производительность.

Одновременная работа группы плунжерных питателей обеспечивает создание в межслоевой толще самообрушающегося угля одной общей зоны потока. Такая зона значительно сокращает перемешивание угля с обрушивающимися породами.

Скорость движения угля в зоне регулируют производительностью плунжерных питателей в широких пределах. Можно подобрать режим работы, при котором происходит эффективный процесс самообрушения межслоевой толщи. Все это обеспечивает безопасность ведения работ по выемке угля из межслоевой толщи.

Желоба в каждой секции целесообразно снабдить дополнительным плунжерным питателем, смонтированным последовательно с плунжерным питателем с нахлесткой его жесткой плиты.

Использование двух укороченных (длиной 2-3 м) плунжерных питателей в одном желобе вместо одного длинного (длиной 5 м) создает возможность увеличения качества извлечения самообрушающегося угля.

Это достигается тем, что после передвижки секций механизированной крепи включают в работу группы плунжерных питателей, расположенных над забойным скребковым конвейером. При этом ведется выпуск угля в призабойной зоне на большой площади, что увеличивает возможности по самообрушению угля в межслоевой толще. В это время пограничная зона разрушенного угля на контакте с обрушенными пустыми породами остается неподвижной. После выпуска некоторого объема угля (количество выпущенного угля в первую очередь определяют специально проведенными исследованиями в зависимости от мощности межслоевой толщи, прочности угля, способности угольной пачки к самообрушению и т.п.) включают в одновременную работу дополнительный плунжерный питатель и ведут доизвлечение оставшегося угля.

Использование нахлестки жесткой плиты плунжерного питателя с жесткой плитой дополнительного плунжерного питателя обеспечивает создание одной общей зоны потока над двумя вышеуказанными питателями и исключает образование неподвижных зон. Величина нахлестки должна быть на 10-15% больше хода плунжерного питателя.

Механизированная крепь может быть снабжена гидравлическим ударным узлом для ликвидации зависаний угля в желобах ее секций, смонтированным на механизме перемещения по направляющим комбайна, выполненным на забойном скребковом конвейере.

Это позволит механизировать одну из самых опасных операций при выпуске самообрушающегося угля из межслоевой толщи - ликвидацию зависаний. При выпуске угля из межслоевой толщи комбайн не используется и его останавливают в тех местах, где бы он не мешал процессу выпуска угля.

Использование направляющих для комбайна, выполненных на забойном скребковом конвейере, позволяет упростить конструкцию гидравлического ударного узла, что обеспечит необходимую мощность его для эффективного разрушения зависаний в желобе.

Механизированная крепь может быть снабжена элементами для вакуумирования межслоевой толщи на границе самообрушения угля.

Это обеспечивает эффективную дегазацию межслоевой толщи. При самообрушении создаются благоприятные условия для выделения метана, что сокращает расходы на дегазацию и обеспечивает безопасные условия труда.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения и чертежами, где на:
фиг. 1 приведена принципиальная схема механизированной крепи с элементами одновременного управляемого выпуска самообрушающегося угля из межслоевой толщи - вертикальный разрез;
фиг. 2 - конструкция стенки желоба;
фиг. 3 - узел "а" на фиг. 1 во время обратного хода;
фиг. 4 - узел "а" на фиг. 1 во время рабочего хода;
фиг. 5 - принципиальная схема гидроснабжения группы плунжерных питателей;
фиг. 6 - узел "б" на фиг. 1 - завальная часть секции крепи;
фиг. 7 - узел "в" на фиг. 1 - узел перегрузки;
фиг. 8 - принципиальная схема вибровозбудителя на опорной раме перекрытия;
фиг. 9 - схема выпуска самообрушающегося угля плунжерным и дополнительным плунжерным питателями;
фиг. 10 - схема ликвидации зависаний гидравлическим ударным узлом.

Механизированная крепь с элементами одновременного управляемого выпуска самообрушающегося угля из межслоевой толщи включает комбайн (не показан), посредством которого производится выемка почвенной толщи лентами 1 (фиг.1) толщиной 600-800 мм, забойный скребковый конвейер 2 и секционную механизированную крепь 3, каждая секция которой состоит из перекрытия 4, которое шарнирно связано с рамой 5, основания 6, гидростоек 7, верхняка 8, шарнирно закрепленного на перекрытии 4. Гидродомкраты передвижения (не показаны) установлены на основании 6 и связаны с забойным скребковым конвейером 2. Устройство 10 для выпуска самообрушающегося угля из межслоевой толщи 11 выполнено в виде желоба 12, расположенного между гидростойками 7 в проеме перекрытия 4 каждой секции механизированной крепи 3. Желоб 12 выполнен расширяющимся в поперечном сечении в сторону разгрузки на забойный скребковый конвейер 2. Угол расширения сечения желоба 12 должен обеспечивать движение потока угля без дилатансионного (перекатывающего куски около вертикальной стенки) сопротивления. Днище 13 желоба 12 оперто на основание 6. Для обеспечения раздвижности (изменения по высоте) боковые стенки желоба 12 выполнены с нахлесткой (фиг.2). Часть стенки закреплена на перекрытии 4, а часть - на днище 13. Величина нахлестки должна обеспечивать раздвижность. Днище 13 желоба 12 покрыто антифрикционным материалом 14, например текстолитом, или другим, обладающим малым коэффициентом трения и способным выдержать динамические нагрузки. На днище 13 желоба 12 смонтирован плунжерный питатель 15.

Плунжерный питатель 15 выполнен в виде жесткой плиты 16 (рабочего органа), рабочая поверхность которой (фиг. 3, 4) выполнена с клиновыми рифлениями 17, обеспечивающими минимальное сопротивление перемещению жесткой плиты 16 в сторону завала угля (фиг. 3) и максимальное трение и сцепление ее рабочей поверхности при перемещении в сторону выгрузки угля (фиг. 4). При этом над каждым из множества клиновых рифлений 17 в потоке угля образуются области 18 дилатансионного сопротивления. Находящийся на жесткой плите 16 уголь движется совместно с ней, совершая рабочий ход.

Для возвратно-поступательного перемещения жесткой плиты 16 плунжерный питатель 15 снабжен гидроцилиндром 19 (фиг. 1), шток 20 которого закреплен на жесткой плите 16, а корпус 21 - на основании 6.

Гидроцилиндр 19 поршнем со штоком 20 разделен на силовые полости 22 рабочего хода и 23 обратного хода.

Силовые полости 22 рабочего и 23 обратного хода жесткой плиты 16 (рабочего органа) посредством магистральных трубопроводов 24 и 25 (фиг. 5) присоединены к общему для группы плунжерных питателей 15 (фиг. 5) пульту 26 управления работой гидроцилиндров 19.

Пульт 26 управления связан с гидронасосом (не показан), регулирует его производительность. Для того чтобы организовать управление выпуском самообрушающегося угля из межслоевой толщи, необходима одновременная работа группы плунжерных питателей 15 на один забойный скребковый конвейер 2. Все плунжерные питатели 15 механизированной крепи разбиты на группы. Число плунжерных питателей 15 в группе определяют технической возможностью забойного скребкового конвейера 2 и суммарной производительностью плунжерных питателей 15. Причем желательно, чтобы производительность плунжерного питателя 15 была как можно меньше, что позволит включать в работу большое их количество, тем самым организовать больший размер зоны потока.

На приведенной схеме (фиг. 5) показана группа из восьми плунжерных питателей 15. Для того чтобы процесс транспортирования угля был непрерывным, организуют работу группы из двух подгрупп. В одной подгруппе А из четырех плунжерных питателей 15 ведут рабочий цикл выгрузки угля, в это же время во второй подгруппе В ведут обратный ход и уголь не грузят. В следующий период - наоборот. Это обеспечивает непрерывную погрузку угля, то есть позволяет полностью и равномерно загружать забойный скребковый конвейер 2 и охватывать большую площадь забоя.

На приведенной принципиальной схеме (фиг. 5) показан вариант, когда подгруппы набраны сосредоточенными. Возможен вариант, когда плунжерные питатели 15 включены в противофазе через один, то есть, например, четные питатели 15 включены в одну группу, а нечетные - в другую.

Каждый из плунжерных питателей 15 подсоединен к магистральным трубопроводам 24 и 25 посредством пусковых кранов 27 и 28 и присоединительных шлангов 29, 30.

Используя эти краны 27, 28 и присоединительные шланги 29, 30, набирают группы плунжерных питателей 15 в механизированной крепи, при которых обеспечивается выпуск самообрушающегося угля большими зонами потока.

Для того чтобы не заштыбовывались задние торцы плунжерного питателя 15 (фиг. 6) под соединительной балкой 31, выполнено окно 32 для выхода штыба при перемещении секции механизированной крепи 3. Для обеспечения плавной перегрузки угля с (жесткой плиты 16) плунжерного питателя 15 на забойный скребковый конвейер 2 в днище 13 желоба 12 выполнена разгрузочная площадка 33 (фиг. 7). Длина разгрузочной площадки 33 должна быть 1,05-1,5 длины хода штока 20 гидроцилиндра 19.

Над перегрузочным узлом угля с плунжерного питателя 15 на забойный скребковый конвейер 2 выполнен пешеходный трап 34 (фиг. 1) для обслуживания узлов и механизмов механизированной крепи.

Проем перекрытия секций (торцевая часть желоба 12) закрыт неуправляемым цепным заслоном 35, закрепленным на плитовом затворе (поз. не обозначен). Для разупрочнения угля в межслоевой толще 11 бурят скважины 36 (фиг.1), для этого в верхняке 8 имеются отверстия 33.

Целесообразно межслоевую толщу 11 дегазировать в процессе самообрушения угля, для чего механизированная крепь снабжена гибким трубопроводом 37, выполненным из синтетического материала и армированным стальным проволочным каркасом. Трубопровод 37 подключен вне механизированной крепи к вакуумирующему устройству (вакуумирующее устройство не показано). Трубопровод 37 в каждой секции снабжен двумя-тремя отводами 38, имеющими задвижки 39, с герметизирующими пакерами 40. Для бурения дегазационных скважин 41 в верхняке 8 выполнены отверстия 42.

Для бурения дегазационных скважин 41 и скважин 36 для разупрочнения угля целесообразно механизированную крепь укомплектовать передвижной буровой установкой (буровая установка не показана), перемещающейся по направляющим для комбайна, выполненным на забойном скребковой конвейере 2.

Целесообразно несущие балки перекрытия 4 (фиг. 1, 8) оснащать вибрирующими стержневыми элементами 43, установленными на опоры 44 и через толкатели 45 соединенными с гидровозбудителями 46 колебаний вибратора. При работе последних стержневые элементы 43 совершают упругие колебания 47 (форма колебаний упругой балки на двух опорах), обеспечивая разрушение и пропуск угля в желоба 12.

Целесообразно каждый желоб 12 секций снабжать дополнительным плунжерным питателем 48 (фиг. 9), смонтированным последовательно с основным плунжерным питателем 15 внахлестку с жесткой плитой 16 (рабочим органом).

Техническим решением предусматривается в первоначальный период (после передвижки секций механизированной крепи 3) работа только плунжерного питателя 15, что позволит интенсивно разрушать межслоевую толщу 11 в призабойном пространстве под прикрытием неподвижного обрушенного угля, располагающегося под дополнительным плунжерным питателем 48. В самообрушающемся угле над работающим плунжерным питателем 15 образуется зона потока 49 (фиг. 9), не контактирующая с обрушенными пустыми породами 50.

После выпуска части самообрушающегося угля (количество определяют экспериментальным путем) плунжерным питателем 15 дальнейший выпуск ведут с одновременной работой плунжерного питателя 15 и дополнительного плунжерного питателя 48 с образованием одной общей зоны потока угля в желобе 12.

Целесообразно механизированную крепь снабжать гидравлическим ударным узлом 51 (фиг. 10) для ликвидации зависаний угля в желобах 12. Гидравлический ударный узел 51 смонтирован на направляющих 52, снабжен набором инструментов 53 (набор различных по длине долот) и смонтирован на механизме 54 перемещения по направляющим комбайна, выполненным на забойном скребковом конвейере 2.

Механизированная крепь с элементами одновременного управляемого выпуска самообрушающегося угля из межслоевой толщи работает следующим образом.

Выемку почвенной толщи угля ведут комбайном лентой толщиной 0,6-0,8 м известными технологическими операциями. При выемке ведут перемещение секций механизированной крепи 3 также известными технологическими операциями.

После установки секции механизированной крепи 3 ведут разупрочнение межслоевой толщи 11 (если таковая требуется) бурением скважин 36. Разупрочнение ведут нагнетанием воды, камуфлетным взрыванием зарядов взрывчатых веществ и применением других процессов.

Для угольных шахт с повышенным газовыделением целесообразно использовать вакуумирующую дегазацию межслоевой толщи 11 в непосредственной близости от самообрушающегося угольного забоя. Для чего бурят две-три дегазационные скважины 41, в которые помещают пакеры 40 и через отвод 38 соединяют их с магистральным трубопроводом 37, соединенным с участковой дегазационной станцией. Под воздействием повышенного давления в забойной части и развивающейся трещиноватости и пористости ведется интенсивный процесс дегазации внутри межслоевой толщи 11. При этом хорошо сохраняются устьевые части скважин 41 с пакерами 40, находящимися непосредственно над крепью. Процесс разрушения межслоевой толщи 11 управляется за счет изменения скорости движения угля в призабойном пространстве и размеров зоны потока, что позволит в некоторой степени увеличить или уменьшить количество выделяемого газа.

Дегазационные скважины перед их погашением следующей лентой могут быть использованы для разупрочнения массива.

Выпуск самообрушающегося угля ведут плунжерными питателями 15 при их одновременной работе.

По техническим возможностям забойного скребкового конвейера 2 определяют количество одновременно работающих плунжерных питателей 15. Плунжерный питатель 15 имеет рабочий ход (фиг. 3), когда ведется выгрузка угля на забойный скребковый конвейер 2, и обратный ход (фиг. 4), когда рабочий орган (жесткая плита 16) внедряется в завал угля. По времени эти процессы одинаковы. Для обеспечения равномерной работы забойного скребкового конвейера 2 необходимо, чтобы во время обратного хода одной части питателей 15 другая их часть работала на выгрузке угля. Все плунжерные питатели 15, смонтированные в механизированной крепи 3, делятся на ряд групп. В каждой группе (фиг. 5) плунжерные питатели 15 делятся на две подгруппы (А и В), подключенные к общему пульту 26 управления гидроцилиндров и работающие в противофазе. На данном примере плунжерные питатели 15 объединены в подгруппы по четыре в каждой. Посредством присоединительных шлангов 29 и 30, пусковых кранов 27 и 28 каждый из гидроцилиндров 19 плунжерных питателей 15 подключают к магистральным трубопроводам 24 и 25 в той или другой подгруппе к общему пульту 26 управления гидроцилиндрами 19.

Например, в подгруппе А во все четыре гидроцилиндра 19 в их полости 22 рабочего хода подается под давлением масло (или другое рабочее тело), а из полости 23 обратного хода ведется слив масла.

Под развивающимся усилием в полости 22 жесткая плита 16 совершает рабочий ход (фиг. 4), и находящийся на ней уголь движется вместе с ней. Этому способствуют клиновые рифления 17.

После завершения рабочего хода при переключении пультом 26 управления в подгруппе А из полости 22 рабочего хода будет вестись слив отработанного масла, а в полость 23 обратного хода будет подаваться масло под давлением. Жесткая плита 16 при этом совершает внедрение в завал угля (фиг. 3) при минимальном сопротивлении клиновых рифлений 17.

Плунжерными питателями 15 подгруппы А в это время не ведется выгрузка угля. Плунжерные питатели 15 подгруппы В подключены в противофазе: выгрузка угля ведется плунжерными питателями 15 этой подгруппы.

Скорость перемещения жесткой плиты 16 зависит от давления в полости 22 рабочего хода. Изменяя давление путем использования регулируемого по производительности гидронасоса, можно в широких пределах изменять производительность плунжерных питателей 15, следовательно, и скорость опускания самообрушающегося угля в межслоевой толще 11. Так как плунжерные питатели 15 равномерно работают всей рабочей поверхностью, то при ограниченных (по длине) размерах желоба 12 в отработанном пространстве будет наблюдаться равномерно опускающийся столб угля. Ввиду того, что плунжерные питатели 15 расположены на расстоянии 0,6 м друг от друга (очень малое расстояние по сравнению с поперечным сечением желоба 12 в плане), образуется единый поток над всеми одновременно работающими питателями 15, что исключает зависания угля и снижает засорение пустыми породами.

Образованию единого потока способствуют вибрирующие стержневые элементы 43 (фиг. 1, 8), расположенные на несущих балках перекрытия 4 между смежными плунжерными питателями 15. Вибрирующие стержневые элементы 43 разрушают крупные куски угля, если они доходят до желобов 12. Неуправляемый цепной заслон 35 обеспечивает безопасность ведения работ по выпуску угля. Цепи заслона 35 надежно предохраняют рабочее пространство под механизированной крепью 3 при падении кусков угля с высоты 2-5 м. Пешеходный трап 34 позволяет обслуживать все узлы механизированной крепи 3 в безопасных условиях, что сказывается на производительности крепи. Для повышения эффективности выпуска самообрушающегося угля целесообразно использовать дополнительный плунжерный питатель 48.

После передвижки секций механизированной крепи 3 включают в работу только плунжерные питатели 15. Зона потока 49 над ними обеспечивает выпуск угля из призабойного пространства, что способствует разрушению межслоевой толщи 11 под прикрытием неподвижного угля, размещенного над дополнительным плунжерным питателем 48. После выпуска 30-60% запасов ленты (уточняется исследованиями) включают в одновременную работу плунжерный питатель 15 и дополнительный плунжерный питатель 48, и дальнейший выпуск и погрузку осуществляют как едиными питателем. Вышеуказанное позволяет повысить качество извлечения угля. При выпуске угля возможен выход крупных кусков угля, а также пустых пород: для снижения затрат на пропуск, а также создания безопасных условий труда целесообразно использовать гидравлические ударные узлы 51 (фиг. 10), выполненные с механизмом 54 перемещения на забойном скребковом конвейере 2. В зависимости от расстояния до крупного куска ставится соответствующей длины рабочий инструмент 53, пропускается между цепями заслонов 35, по направляющим 52 гидравлический ударный узел 51 подают до куска и производят его разрушение. Если при этом произошел захват куском угля инструмента 53, производят его отсоединение от гидравлического ударного узла 51. Извлечение инструмента 53 ведут при выпуске угля плунжерным питателем 15.

Одновременная работа группы питателей 15 обеспечивает выпуск самообрушающегося угля на больших площадях общим потоком с управляемой скоростью, что обеспечит минимальные потери и засорение пустыми породами при разработке мощных угольных пластов.

Изобретение относится к горному делу, а именно к крепям очистных забоев, предназначенных для выемки угля из мощных пластов при подземной отработке месторождений. Задачей изобретения является сокращение потерь угля при добыче и уменьшение зольности (засорения вмещающими породами) за счет создания регулируемого, с дозированным выпуском общего потока угля над крепью. Механизированная крепь включает комбайн, забойный скребковый конвейер, секционную механизированную крепь, каждая секция которой состоит из перекрытия, шарнирно связанного с рамой, основания, гидростоек, верхняка, шарнирно закрепленного на перекрытии гидродомкрата передвижения, установленного на основании, устройства для выпуска самообрушающегося угля из межслоевой толщи, установленного в проеме перекрытия, плитового затвора, гидростанции и вибратора. В проеме перекрытия каждой секции механизированной крепи выполнен желоб для выпуска самообрушающегося угля из межслоевой толщи, расширяющийся в поперечном сечении в сторону разгрузки и жестко закрепленный к несущим балкам перекрытия, с днищем, опирающимся на основание. Днище желоба покрыто антифрикционным материалом и на нем смонтирован плунжерный питатель, выполненный в виде жесткой плиты, рабочая поверхность которой снабжена клиновыми рифлениями, обеспечивающими минимальное сопротивление перемещению жесткой плиты в сторону завала угля и максимальное трение и сцепление ее рабочей поверхности при перемещении в сторону выгрузки угля. Для возвратно-поступательного перемещения жесткой плиты плунжерный питатель снабжен гидроцилиндрами, закрепленными на раме днища, причем силовые полости рабочего хода и обратного хода гидроцилиндра магистральными трубопроводами присоединены к общему для групп плунжерных питателей пульту управления работой гидроцилиндров с регулируемым по производительности гидронасосом. Половина группы гидроцилиндров подключена в противофазе к другой половине группы. Разгрузочный конец плунжерного питателя расположен над забойным скребковым конвейером. Над разгрузочным концом плунжерного питателя выполнен пешеходный трап для обслуживания узлов механизированной крепи, а проем перекрытия в секции для выпуска угля закрыт неуправляемым цепным заслоном. 3 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. Механизированная крепь с элементами одновременного управляемого выпуска самообрушающегося угля из межслоевой толщи, включающая комбайн, забойный скребковый конвейер, секционную механизированную крепь, каждая секция которой состоит из перекрытия, шарнирно связанного с рамой, основания, гидростоек, верхняка, шарнирно закрепленного на перекрытии, гидродомкрата передвижения, установленного на основании, устройства для выпуска самообрушающегося угля из межслоевой толщи, установленного в проеме перекрытия, плитового затвора, гидростанции и вибратора, отличающаяся тем, что в проеме перекрытия каждой секции механизированной крепи выполнен желоб для выпуска самообрушающегося угля из межслоевой толщи, расширяющийся в поперечном сечении в сторону разгрузки и жестко закрепленный к несущим балкам перекрытия, с днищем, опирающимся на основание и покрытым антифрикционным материалом, на котором смонтирован плунжерный питатель, выполненный в виде жесткой плиты, рабочая поверхность которой снабжена клиновыми рифлениями, обеспечивающими минимальное сопротивление перемещению жесткой плиты в сторону завала угля и максимальное трение и сцепление ее рабочей поверхности при перемещении в сторону выгрузки угля, при этом для возвратно-поступательного перемещения жесткой плиты плунжерный питатель снабжен гидроцилиндром, закрепленным на раме днища, причем силовые полости рабочего и обратного хода гидроцилиндра посредством магистральных трубопроводов присоединены к общему для групп плунжерных питателей пульту управления работой гидроцилиндров с регулируемым по производительности гидронасосом, причем половина группы гидроцилиндров подключена к общему пульту управления в противофазе к другой половине группы и разгрузочный конец плунжерного питателя расположен над забойным скребковым конвейером, при этом проем перекрытия в секции для выпуска угля закрыт неуправляемым цепным заслоном и над разгрузочным концом плунжерного питателя выполнен пешеходный трап для обслуживания узлов механизированной крепи. 2. Крепь по п. 1, отличающаяся тем, что желоб в каждой секции снабжен дополнительным плунжерным питателем, смонтированным последовательно с плунжерным питателем с нахлесткой его жесткой плиты. 3. Крепь по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена гидравлическим ударным узлом для ликвидации зависаний угля в желобах ее секций, смонтированным на механизме перемещения по направляющим комбайна, выполненным на забойном скребковом конвейере. 4. Крепь по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена элементами для вакуумирования межслоевой толщи на границе самообрушения угля.