ОЧИСТНОЙ МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС Российский патент 2002 года по МПК E21D23/00 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подземной разработки угольных пластов, особенно при эксплуатации комплекса на пластах с неспокойной гипсометрией их залегания и с любыми углами падения.

Известен выемочный комплекс, включающий базу с направляющей для выемочной машины и механизированную крепь, секции которой попарно связаны между собой парами поворотных телескопических связей и гидродомкратами передвижения крепи, ползуны, установленные на завальной направляющей с возможностью перемещения вдоль нее и связанные пружинами с упорами, закрепленными на завальной направляющей со стороны вышележащей секции, гидродомкраты передвижения базы, связанные с задающими элементами, каждый из которых связан одним концом с основанием секции, а другим шарнирно закреплен на ползуне, при этом каждый задающий элемент выполнен в виде водила, шарнирно закрепленного на основании секции с возможностью поворота в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а каждый из гидродомкратов передвижения базы одним концом закреплен на средней части водила, а другим - на основании секции с возможностью поворота в его плоскости (1).

Недостатком данного комплекса является недостаточная надежность управления секциями крепи при их перемещении, т.к. отсутствуют средства активного воздействия на них, препятствующие опрокидыванию их или сползанию вниз по падению пласта.

Кроме того, в случае возможности сжатия пружины, расположенной между ползуном и упором, и заштыбовки ползуна, секция крепи через водило фиксируется вдоль продольной балки в одной точке, что в целом снижает надежность управления данным комплексом в плоскости пласта.

Причем пружины являются пассивным элементом в кинематике комплекса, и поэтому они не могут участвовать в управлении передвижением секций крепи.

Указанные недостатки снижают эффективность эксплуатации комплекса.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому очистному механизированному комплексу является выемочный комплекс для крутых пластов, включающий базу с продольной балкой и направляющей для выемочной машины и секции крепи, связанные домкратами передвижки и поперечными гидропатронами с хвостовиками и основаниями нижележащих секций крепи, причем хвостовики установлены на продольной балке с возможностью поворота в плоскости передвижения крепи и связаны с ней шарнирно посредством соединительных элементов, при этом одни из поперечных гидропатронов закреплены на завальных частях хвостовиков с возможностью относительного перемещения вдоль оснований нижележащих секций крепи, другие поперечные гидропатроны закреплены на забойных частях оснований секций крепи с возможностью относительного перемещения вдоль вышележащих хвостовиков. Причем в известном комплексе имеются поперечные гидродомкраты, объединяющие первые две нижние линейные секции крепи в опорный комплект (2).

Недостатком данного комплекса является то, что уже при монтаже его в шахтных условиях в случае нарушенности боковых пород кровли и почвы пласта возникают трудности по установке хвостовиков на продольной балке в запроектированных местах из-за возможного отклонения опорного комплекта от заданного направления его перемещения и смещения балки в плоскости пласта от ее проектного положения. Данное обстоятельство приводит к нарушению параллельности осей секций друг относительно друга и соответственно к невозможности установки хвостовиков на продольной балке в местах, предусмотренных проектом.

Практически же, если установить хвостовики на продольной балке в точках, не предусмотренных проектом, то происходит нарушение кинематической системы, что требует корректировки положения комплекса в целом.

Выполнение вышеописанных операций требует больших трудозатрат по перемещению комплекса в требуемое положение, что соответственно снижает его работоспособность.

Существенным недостатком является наличие жесткой связи хвостовиков с продольной балкой, что не позволяет смещать их вдоль продольной балки, а это снижает маневренность управлением передвижением секций крепи.

Другим недостатком известного решения является отсутствие в нем управляющих элементов, предотвращающих опрокидывание секций крепи в случае изменения гипсометрии почвы пласта.

Отмеченные недостатки ухудшают управляемость положением секций крепи при их передвижении и соответственно управляемость комплексом, что не позволяет оперативно адаптировать его к конкретным горно-геологическим условиям отрабатываемого пласта.

Задачей изобретения является повышение надежности управления перемещением комплекса, выражающееся в возможности корректировки положения секций крепи при их передвижении относительно продольной балки вверх или вниз по падению пласта, и за счет этого повышение эффективности использования комплекса независимо от угла залегания пласта.

Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения, заключается в снижении трудоемкости работ по перемещению комплекса за счет обеспечения разворота его секций относительно продольной балки в зависимости от необходимости сохранения заданного технологией отработки пласта расстояния между верхней и нижней секцией крепи и подготовительной выработкой.

Поставленная задача решается тем, что в очистном механизированном комплексе, включающем базу с продольной балкой и направляющей для перемещения выемочной машины вдоль очистного забоя, механизированную крепь, состоящую из секций, между которыми по почве пласта расположены хвостовики, которые посредством соединительных элементов связаны с продольной балкой, а посредством гидродомкратов передвижки - с секциями крепи, поперечные гидропатроны, из которых одни закреплены на завальных частях хвостовиков, а другие - на забойных частях оснований секций крепи, поперечные гидродомкраты, объединяющие первые две нижние секции крепи в опорный комплект, согласно изобретению, секции крепи, включая секции крепи опорного комплекта, оснащены дополнительными поперечными гидропатронами, закрепленными попарно с нижней стороны перекрытия каждой секции крепи с обеспечением возможности их синхронной раздвижки или складывания совместно с основными поперечными гидропатронами, причем величину хода дополнительных поперечных гидропатронов принимают равной величине хода основных поперечных гидропатронов, при этом соединительные элементы выполнены в виде ползунов, а их связь с продольной балкой выполнена так, что забойные концы хвостовиков проходят через сквозной паз, выполненный вдоль завальной стороны продольной балки, и совместно с ползунами, каждый из которых соединен осью с упомянутым концом хвостовика, расположены во внутренней полости продольной балки с возможностью свободного скользящего перемещения в ней.

В сравнении с известным уровнем техники указанная выше совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволит создать надежный в работе очистной механизированный комплекс с активными средствами, улучшающими управляемость передвижением секций крепи за счет расширенных возможностей корректировки заданного их положения при передвижке путем свободного скользящего перемещения концов хвостовиков с ползунами во внутренней полости продольной балки.

Известно из уровня техники устройство для управления крепью в плоскости пласта, в котором базовая балка состоит из звеньев с хвостовиками в виде двуплечих рычагов, шарнирно закрепленных на базовой балке и в котором механизм фиксации выполнен в виде двустороннего гидродомкрата, установленного на плече рычага со стороны базовой балки (3).

Недостатком данного устройства является сложность изготовления и управления работой механизма фиксации, поскольку перемещение упомянутого плеча рычага хвостовика ограничено длиной штоков двустороннего гидродомкрата, что сужает диапазон угла разворота хвостовиков и соответственно секций крепи, снижая маневренность управления последними.

Наиболее желательным вариантом исполнения заявляемого комплекса является такой, при котором узел соединения хвостовика с продольной балкой был бы прост в конструктивном исполнении, технологичен в изготовлении и эффективен в работе, а кинематическая система комплекса работала бы как единое целое.

В связи с этим предложено оснастить секции крепи дополнительными поперечными гидропатронами и расположить их попарно с нижней стороны перекрытия каждой секции над основными гидропатронами так, чтобы во время передвижения секций крепи их перекрытия перемещались относительно перекрытий вышестоящих секций крепи.

Причем упомянутые гидропатроны имеют равный по величине ход, обеспечивая таким образом им синхронную раздвижку или складывание.

Обеспечение возможности прохода забойных концов хвостовиков через сквозной паз. выполненный на боковой стороне продольной балки вдоль ее длины, предопределяет возможность расположения соединительных элементов, выполненных в виде ползунов, во внутренней полости продольной балки и перемещения их вдоль этой полости.

В свою очередь каждый забойный конец хвостовика связан с ползуном с помощью оси.

При таком варианте соединения хвостовиков с продольной балкой появляется возможность свободного перемещения ползунов вдоль продольной балки без ограничения и таким образом обеспечивается возможность автоматически занимать секциям крепи при их передвижке требуемое по горно-геологическим условиям положение относительно продольной оси подготовительной выработки.

Таким образом, совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, позволяет обеспечить возможность корректировки положения секций крепи при их передвижке в зависимости от условий эксплуатации, а это обеспечивает улучшенные условия управления комплексом и, как следствие, повышает эффективность его использования.

Отсюда следует, что существенные признаки заявляемого изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом и из анализа уровня техники в данной области не очевидны явным образом для специалиста, что характеризует изобретательский уровень заявляемого технического решения.

На фиг. 1 показано расположение оборудования описываемого очистного механизированного комплекса, вид в плане; на фиг.2 - то же, что на фиг.1, во время выемки угля с одновременным разворотом линейных секций крепи относительно опорного комплекта; на фиг.3 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.4 - разрез по Б-Б фиг.1.

Очистной механизированный комплекс включает выемочную машину (комбайн) 1, механизированную крепь, состоящую из секций 2, базу с продольной балкой 3 и направляющей 4 для перемещения выемочной машины 1 вдоль очистного забоя. Между секциями 2 крепи по почве пласта имеются хвостовики 5, которые посредством соединительных элементов, выполненных в виде ползунов 6, связаны с продольной балкой 3, а посредством гидродомкратов передвижки 7 - с секциями 2 крепи.

На забойной части основания каждой секции 2 крепи установлен поперечный гидропатрон 8, который предназначен для удержания через хвостовик 5 продольной балки 3 от сползания, а на завальной части каждого хвостовика 5 установлен поперечный гидропатрон 9, который предназначен для удержания секции крепи от ее сползания при передвижке.

Первые две нижние секции 2 крепи посредством поперечных гидродомкратов 10 объединены в опорный комплект 11 для установления заданного направления движения механизированной крепи в зависимости от направления продольной оси подготовительной выработки.

Кроме того, секции 2 крепи, включая секции крепи опорного комплекта 11, оснащены дополнительными поперечными гидропатронами 12 и 13, закрепленными попарно с нижней стороны перекрытия 14 каждой секции 2 крепи с возможностью относительного перемещения вдоль перекрытия вышестоящей секции 2 крепи.

Величину хода дополнительных поперечных гидропатронов 12 и 13 принимают равной величине хода основных поперечных гидропатронов 8 и 9, чтобы обеспечить их синхронную раздвижку или складывание при передвижении секций крепи.

Наличие дополнительных гидропатронов 12 и 13 позволяет активно воздействовать на положение секций крепи при их передвижке, предотвращая их от возможного опрокидывания в случае изменения угла падения пласта в большую сторону.

Причем ползуны 6 связаны с продольной балкой 3 так, что забойные концы хвостовиков 5 проходят через сквозной паз 15, выполненный вдоль завальной стороны этой балки 3, и совместно с ползунами 6, каждый из которых соединен осью 16 с упомянутым концом хвостовика 5, расположены во внутренней полости 17 продольной балки 3, имея возможность свободного скользящего перемещения в ней во время передвижения секций 2 крепи.

Базу с продольной балкой 3 удерживают от сползания, например, с помощью крепи сопряжения или якорным устройством (на чертеже не показаны).

Такая компоновка элементов узла связи забойных концов хвостовиков с продольной балкой обеспечивает возможность перемещения хвостовиков 6 в плоскости пласта при передвижении секции крепи без нарушения их кинематической связи.

Работа очистного механизированного комплекса заключается в следующем.

В исходном положении база с продольной балкой 3 придвинута по всей длине к очистному забою, секции 2 крепи отстают от базы на шаг передвижки крепи (фиг. 1 показано положение секций крепи и базы при отходе от монтажной камеры).

По мере перемещения комбайна 1 вдоль очистного забоя при выемке угля секции 2 крепи передвигаются на шаг передвижки к базе с продольной балкой 3.

Передвижение секций 2 крепи к базе начинается с опорного комплекта 11, а именно с первой нижней секции 2 крепи. Для чего, во время передвижки, в зависимости от заданного направления, определяемого направлением продольной оси подготовительной выработки 18, складывают расположенные между двумя нижними секциями 2 крепи поперечные гидропатроны 8 и 12 (при развороте секций вверх по восстанию пласта) или 9 и 13 (при развороте секций вниз по падению пласта) на полную величину их хода с помощью поперечных гидродомкратов 10. После выполнения указанных действий задают требуемое направление передвижения второй нижней секции 2 крепи опорного комплекта 11 путем раздвижки ранее сложенных гидропатронов 8 и 12 или 9 и 13.

Как показано на фиг.2, положение секций опорного комплекта соответствует направлению оси подготовительной выработки 18 на данном участке. Кроме того, на фиг. 2 показано положение третьей секции крепи, скорректированное относительно секций 2 крепи опорного комплекта 11, а положение четвертой секции и последующих вышележащих секций не скорректировано относительно нижележащих секций.

Осуществляется корректировка следующим образом.

При передвижке каждой последующей секции 2 крепи с разворотом вверх по восстанию пласта, задаваемым положением опорного комплекта 11, снимают давление с поперечных гидропатронов 8 и дополнительных поперечных гидропатронов 12, расположенных на передвигаемой секции 2 крепи, а затем раздвигают поперечные гидропатроны 8 и дополнительные поперечные гидропатроны 12, расположенные на нижележащей секции 2 крепи, которая уже установлена в требуемое положение относительно опорного комплекта 11.

При этом хвостовик 5 передвигаемой секции 2 крепи не препятствует ее развороту, поскольку последний связан с продольной балкой 3 связью скользящего типа и осью 16 с ползуном 6.

При необходимости разворота передвигаемой секции 2 крепи вниз по падению пласта вышеуказанные действия повторяют с использованием гидропатронов 9 и 13.

После выемки угля комбайном, передвижки всех секций 2 крепи и спуска комбайна в нижнюю часть лавы производится перемещение базы с продольной балкой 3 одновременно по всей длине лавы или участками.

При этом поперечные гидропатроны 8, 9 и дополнительные поперечные гидропатроны 12, 13 находятся под постоянным давлением с подпором, а ползуны 6, связанные осями 16 с хвостовиками 5, в процессе перемещения базы с продольной балкой 3 не препятствуют ее искривлению в плоскости пласта и соответственно развороту хвостовиков 5 относительно балки при корректировке положения секций крепи.

Таким образом, предлагаемый комплекс позволяет обеспечить повышение управляемости, надежности и маневренности управления крепью, направленное (заданное) движение крепи в плоскости пласта с любым углом его падения без сползания и опрокидывания секций путем соединения хвостовиков с продольной балкой с возможностью их продольного перемещения и введения дополнительных поперечных гидропатронов на перекрытиях секций крепи.

Отмеченные преимущества обеспечивают технологическую устойчивость работы комплексов в сложных горно-геологических условиях и, следовательно, повышают эффективность их использования.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1283413, кл. Е 21 D 23/08, 1985.

2. Авторское свидетельство СССР 1021787, кл. Е 21 D 23/00, 1980 (прототип).

3. Патент Российской Федерации 2090756, кл. Е 21 D 23/14, 1994.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при эксплуатации очистного механизированного комплекса на пластах с неспокойной гипсометрией их залегания и с любыми углами падения. Сущность изобретения: очистной механизированный комплекс включает механизированную крепь, состоящую из секций, базу с продольной балкой и направляющей для перемещения выемочной машины. Между секциями крепи по почве пласта имеются хвостовики, которые посредством ползунов связаны с продольной балкой, а посредством гидродомкратов передвижки - с секциями крепи. На забойной части основания каждой секции крепи установлен поперечный гидропатрон и на завальной части каждого хвостовика - поперечный гидропатрон. Первые две нижние секции крепи посредством гидродомкратов объединены в опорный комплект для установления заданного направления движения механизированной крепи, определяемого направлением продольной оси подготовительной выработки. Секции крепи, включая опорный комплект, оснащены дополнительными поперечными гидропатронами, закрепленными попарно с нижней стороны перекрытия с возможностью относительного перемещения вдоль перекрытия вышестоящей секции крепи. Ползуны связаны с продольной балкой так, что забойные концы хвостовиков проходят через сквозной паз, выполненный вдоль завальной стороны балки, и совместно с ползунами, каждый из которых соединен осью с упомянутым концом хвостовика, расположены во внутренней полости балки, имея возможность свободного скользящего перемещения в ней во время передвижения секций крепи. Задачей изобретения является обеспечение возможности секциям крепи при их передвижении автоматически занимать требуемое по горно-геологическим условиям положение относительно продольной оси подготовительной выработки без сползания и опрокидывания их, что позволяет повысить надежность управления крепью и соответственно комплексом в целом. 4 ил.

Очистной механизированный комплекс, включающий базу с продольной балкой и направляющей для перемещения выемочной машины вдоль очистного забоя, механизированную крепь, состоящую из секций, между которыми по почве пласта расположены хвостовики, которые посредством соединительных элементов связаны с продольной балкой, а посредством гидродомкратов передвижки - с секциями крепи, поперечные гидропатроны, из которых одни закреплены на завальных частях хвостовиков, а другие - на забойных частях оснований секций крепи, поперечные гидродомкраты, объединяющие первые две нижние секции крепи в опорный комплект, отличающийся тем, что секции крепи, включая секции крепи опорного комплекта, оснащены дополнительными поперечными гидропатронами, закрепленными попарно с нижней стороны перекрытий каждой секции крепи с обеспечением возможности их синхронной раздвижки или складывания совместно с основными поперечными гидропатронами, причем величину хода дополнительных поперечных гидропатронов принимают равной величине хода основных поперечных гидропатронов, при этом соединительные элементы выполнены в виде ползунов, а их связь с продольной балкой выполнена так, что забойные концы хвостовиков проходят через сквозной паз, выполненный вдоль завальной стороны продольной балки, и совместно с ползунами, каждый из которых соединен осью с упомянутым концом хвостовика, расположены во внутренней полости продольной балки с возможностью свободного скользящего перемещения в ней.