МЕХАНИЗИРОВАННАЯ КРЕПЬ Российский патент 2002 года по МПК E21D23/00 E21D19/04 

Изобретение относится к горному делу. Разработано для временного крепления горных выработок арочной формы, проводимых буровзрывным способом. Может быть использовано при проведении выработок комбайновым способом.

При проведении горных выработок буровзрывным способом временное крепление в призабойной части в настоящее время может осуществляться с применением ручного труда и простейших приспособлений, а также подвесными и наземными крепеустановщиками. При этом, затраты времени на возведение временной и постоянной крепи составляют 20-30% продолжительности выполнения проходческого цикла, а стоимость работ до 45% всей стоимости проведения. Большие затраты времени и высокая стоимость крепления связаны с низким уровнем механизации этого процесса и применением дорогостоящей штучной (рамной) крепи. Применение крепеустановщиков позволяет несколько сократить затраты времени на крепление, но не снижает стоимость работ. При этом, продолжительность проходческого цикла снижается незначительно, так как в процессе крепления другие проходческие операции не выполняются.

Известные (Н.А. Малевич. Горнопроходческие машины и комплексы. М.: Недра, 1980, с. 142-149) подвесные крепеустановщики КПМ, КПМ-8 и КПУ-2 могут быть использованы как для возведения постоянной арочной металлической крепи, так и выполнения функций временной предохранительной крепи при проведении выработок комбайновым и буровзрывным способами.

Общим недостатком рассматриваемых крепеустановщиков является то, что в процессе перемещения и возведения рамной крепи необходимы остановки работы других машин в проходческом забое выработки, что приводит к значительным затратам времени на возведение постоянной крепи и удлиняет продолжительность проходческого цикла.

Известна механизированная передвижная крепь КМК-3М (Машины и оборудование для проведения горизонтальных и наклонных выработок. /Под ред. Братченко Б. Ф. М.: Недра, 1975, с. 345-347). Крепь КМК-3М распорно-шагающая и предназначена для временного поддержания кровли в призабойной части подготовительных выработок, проводимых комбайновым способом. Она обеспечивает перекрытие призабойного пространства над проходческим комбайном и возведение постоянной арочной крепи позади комбайна при помощи крепеустановщика КПУ-1М. Крепь КМК-3М состоит из головной и концевой секций крепи. Каждая секция из четырех арок. Перемещение крепи по выработке осуществляется гидродомкратами передвижки методом шагания секций.

Рассматриваемая крепь не имеет непосредственной связи с проходческим комбайном и перемещается отдельно от него с приводом от собственной маслостанции. Крепь КМК-3М не приспособлена для размещения на ней проходческого оборудования: комбайна, погрузочной машины, конвейера, бурильных машин и др. Кроме того, она может работать при ровной почве и кровле горной выработки. Такие условия возможны только при проведении выработок комбайновым способом.

Наиболее близкий по характеру перемещения, конструктивному устройству и способу обеспечения устойчивости является "Штрековая крепь сопряжения", известная по а.с. 353043.

Рассматриваемая крепь состоит из связанных между собой трех секций - двух наружных и одной средней. Соединение секций осуществлено посредством рессорных порталов, которые соединены с основаниями наружных секций с одной стороны шаровой, а с другой - цилиндрическими опорами. В состав крепи входят также распорные гидростойки, гидродомкраты передвижения и гидростол с плитой, причем последний смонтирован на средней секции и предназначен для размещения на нем приводной головки лавного скребкового конвейера. Последний расположен под углом 90^o относительно продольной оси крепи в плане.

Штрековая крепь сопряжения предназначена для временного поддержания кровли в месте сопряжения очистного забоя с подготовительной выработкой. При этом, крепь работает в закрепленной горной выработке и поддерживает кровлю только в том месте, где временно сняты стойки постоянной крепи со стороны очистного забоя. Необходимо отметить, что гидростойки секций крепи соединены с основаниями жестко и, следовательно, при распоре между кровлей и неровной почвой в гидростойках и основаниях будут возникать значительные напряжения от изгиба. Кроме того, такой конструкции крепь невозможно использовать для временного крепления призабойной части проводимой горной выработки. Это объясняется следующим: во-первых, при проведении горных выработок буровзрывным способом для почвы и кровли характерны значительные неровности; во-вторых, размещение распорных гидростоек средней секции по продольной оси крепи не позволит разместить погрузочный и транспортный механизмы с приводом, необходимые для выполнения технологических операций проходческого цикла.

На основании вышеизложенного имеется необходимость в разработке конструктивной схемы механизированной передвижной крепи для временного поддержания кровли в призабойной части горных выработок, проводимых буровзрывным способом. При этом способе проведения почва и кровля проводимых выработок характеризуется значительной неровностью, что препятствует применению крепей с жесткими основаниями и верхняками. Необходимость разработки новой конструктивной схемы крепи вызывается также тем, что крепь должна быть связана с другими проходческими машинами и механизмами. Кинематическая и конструктивная связь между машинами и механизмами позволяет совместить во времени несколько операций проходческого цикла.

Задачей настоящего изобретения является разработка конструктивной схемы временной механизированной распорно-шагающей крепи для поддержания кровли в призабойной зоне горных выработок арочной формы, проводимых буровзрывным способом. Крепь должна обеспечивать возможности: размещения на ней различного проходческого оборудования; приспособляемость к неровностям почвы и кровли проводимой горной выработки с устранением изгибающих напряжений на распорных гидростойках и гидродомкратах и надежной защиты проходческого оборудования и людей в призабойной части.

Согласно изобретению, поставленные задачи достигаются тем, что временная механизированная распорно-шагающая крепь, включающая связанные гидродомкратами перемещения крепи две боковые двухстоечные и среднюю четырехстоечную секции, нижние опоры и верхняки боковых секций, а также верхняки средней секции соединены с распорными гидростойками шаровыми опорами, базовую раму (монтажную платформу) средней секции и дополнительные гидродомкраты распора, отличающаяся тем, что на базовой раме смонтированы опорные катки и дополнительные гидродомкраты распора. Дополнительные гидродомкраты распора связаны шаровыми опорами с опорными башмаками, а верхняки боковых и средней секций связаны между собой цилиндрическими шпунтовыми соединениями с дополнительными шарнирами с возможностью ограниченного поворота верхняков крепи в вертикальной плоскости и их перемещения в горизонтальной плоскости совместно с гидростойками и нижними опорами секций крепи.

Шаровые опоры гидростоек секций крепи и дополнительных гидродомкратов распора устраняют изгибающие напряжения и позволяют верхнякам, нижним опорам и опорным башмакам приспосабливаться к неровностям почвы и кровли выработки.

Взаимно параллельное перемещение боковых и средней секций крепи достигается тем, что верхняки этих секций связаны между собой шпунтовыми соединениями, которые выполнены цилиндрическими с дополнительным шарниром. Дополнительный шарнир в каждом отдельном соединении дает возможность ограниченного поворота верхняков в вертикальной плоскости, что позволяет в процессе перемещения секций обойти значительные неровности кровли. Кроме того, шпунтовые соединения не позволяют верхнякам боковых секций крепи опрокидываться.

Дополнительные гидродомкраты распора, смонтированные на базовой раме, при распоре средней секции крепи между кровлей и почвой снимают распорные напряжения с базовой рамы и с опорных катков.

Опорные катки, размещенные на нижней стороне монтажной платформы (базовой рамы), обеспечивают снижение усилий при перемещении средней секции крепи.

Скользящие тяги, связывающие между собой гидростойки боковых секций крепи, и защитные листы, шарнирно связанные с верхняками, позволяют секциям иметь жесткое направленное перемещение. Они обеспечивают гидростойкам ограниченное перемещение в вертикальной плоскости. Защитные листы боковых и средней секций крепи, перекрывая обнаженное пространство, увеличивают безопасность людей и оборудования от возможных вывалов пород кровли выработки.

Предлагаемая конструктивная схема механизированной крепи распорно-шагающего типа, состоящая из двух боковых двухстоечных и средней четырехстоечной секций крепи, базовой рамы (монтажной платформы) средней секции крепи, дополнительных домкратов распора, гидродомкратов перемещения крепи и опорных катков, позволяет осуществлять временное крепление горных выработок арочной формы, проводимых буровзрывным способом.

Существенными отличиями является:
1. Механизированная крепь для временного поддержания кровли горных выработок арочной формы, проводимых буровзрывным способом, включающая две боковые двухстоечные и среднюю четырехстоечную секции крепи, базовую раму средней секции с дополнительными гидродомкратами распора и опорными катками и гидродомкраты перемещения крепи, имеет шаровые шарнирные соединения между распорными гидростойками и дополнительными гидродомкратами распора с верхняками и нижними опорами, а также с опорными башмаками. При этом, гидростойки боковых секций соединены шаровыми опорами как с верхняками, так и нижними опорами, а гидростойки средней секции только с верхняками. Такой способ соединения позволяет верхнякам, нижним опорам и опорным башмакам приспосабливаться к неровностям кровли и почвы и снимать изгибающие напряжения от боковых нагрузок на гидростойках и дополнительных гидродомкратах распора.

Базовая рама предназначена для размещения на ней погрузочного, транспортного и другого оборудования с приводом.

2. Шпунтовая связь между боковыми и средней секциями крепи позволяет иметь их взаимно параллельное перемещение и исключает наклон боковых секций. При этом, шпунтовые соединения выполнены цилиндрическими с дополнительным шарниром с возможностью ограниченного поворота верхняков в вертикальной плоскости для их лучшего приспособления к неровностям кровли.

3. Соединение гидростоек боковых секций крепи посредством скользящих тяг обеспечивает между ними неизменным расстояние в горизонтальной плоскости с возможностью ограниченного перемещения гидростоек совместно с нижними опорами в вертикальной плоскости для приспособления к неровностям почвы и кровли и к высоте проводимой выработки.

4. Дополнительные гидродомкраты распора, смонтированные на базовой раме (монтажной платформе) и снабженные шаровыми опорами, обеспечивают распор средней секции между кровлей и почвой выработки и снимают дополнительные нагрузки с базовой рамы в процессе распора.

5. Соединение передних и задних верхняков боковых и средней секций крепи между собой посредством защитных листов с шарнирами обеспечивает высокий коэффициент перекрытия кровли и создает безопасные условия, защищая рабочее пространство от возможных вывалов кусков породы.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

Фиг. 1 - конструктивная схема механизированной крепи в поперечном направлении. Фиг. 2 - конструктивная схема механизированной крепи в продольном направлении.

На фиг.1 представлена общая конструктивная схема механизированной крепи в поперечном направлении. Она состоит из средней четырехстоечной секции 1, двух боковых двухстоечных секций 2, базовой рамы 3 средней секции, дополнительных распорных гидродомкратов 4, двух гидродомкратов перемещения 5, опорных катков 6, смонтированных на нижней стороне базовой рамы 3. Гидростойки 7 боковых секций соединены между собой скользящими тягами 8, а верхняки 9 и нижние опоры 10 связаны с ними шаровыми опорами 11 и 12. Гидростойки 13 средней секции связаны с верхняками 14 шаровыми опорами 15. Верхняки 9 боковых секций 2 связаны с верхняками 14 средней секции 1 посредством шпунтовых соединений 16. Дополнительные распорные гидродомкраты 4, смонтированные на базовой раме 3, связаны с опорными башмаками 17 шаровыми опорами 18. Верхняки 14 средней секции связаны между собой в поперечном направлении шарнирно посредством защитных листов 19.

На фиг. 2 представлена конструктивная схема крепи в продольном направлении (первоначальное положение). Боковые 2 и средняя 1 секции крепи располагаются в один ряд в поперечном направлении. Гидродомкраты перемещения 5 своими цилиндрами присоединены к задним нижним опорам 20 боковых секций 2, а штоками к базовой раме 3. Передние 9 и задние 21 верхняки боковых секций соединены между собой защитными листами 22 шарнирными связями 23. Верхняки средней секции - передние 14 связаны между собой шарнирно защитным листом 25, задние 26 - защитным листом 27. Между собой передние и задние верхняки связаны защитным листом 28 шарнирными связями 23.

Принцип работы предлагаемой механизированной крепи следующий.

При выполнении крепью основной функции - временное поддержание кровли призабойной части выработки, когда не ведутся работы в проходческом забое, боковые 2 и средняя 1 секции крепи расположены в один ряд в поперечном направлении. Гидростойки секций расперты между кровлей и почвой выработки, при этом дополнительные гидродомкраты распора 4 средней секции 1 находятся в рабочем положении и их опорные башмаки 17 размещены на почве выработки. В процессе подвигания забоя крепь осуществляет поддержание обнаженной кровли способом шагания. При этом, вначале выдвигается средняя секция 1 крепи на величину шага передвижки. Перед передвижкой снимается распор средней секции 1 - гидростойки 13 совместно с верхняками 14 и 26 и с защитными листами 25, 26 и 28 выходят из контакта с кровлей, а дополнительные распорные гидродомкраты 4 поднимают опорные башмаки 17 в направлении к базовой раме 3. Секция 1 опирается на почву выработки посредством своих опорных катков 6. Перемещение секции 1 вперед производится двумя гидродомкратами передвижки 5 на величину их хода. После этого, производится распор средней секции 1 между кровлей и почвой. Гидростойки 13 поджимают верхняки 14 и 26 совместно с защитными листами 25, 26 и 28 к кровле выработки. При этом, верхняки 14 и 26, благодаря шаровым опорам 15 приспосабливаются к неровностям кровли. Одновременно с распором гидростоек 13 дополнительные гидродомкраты 4 осуществляют распор в почву посредством опорных башмаков 17 с шаровыми опорами. Одновременный распор гидростоек 13 и дополнительных гидродомкратов 4 позволяет снять усилия распора с базовой рамы (монтажной платформы) 3, на которой может быть смонтировано различное проходческое оборудование.

Дальнейшее перемещение крепи связано с передвижением боковых секций 2. Для этого необходимо снять распор последних между почвой и кровлей. Снятие распора осуществляется гидростойками 7. Одновременное перемещение вперед боковых секций осуществляется при помощи гидродомкратов подачи 5 путем подтягивания их к средней секции 1. Шпунтовые соединения 16 верхняков 14 и 26 средней секции с верхняками 9 и 21 боковых секций позволяет последним иметь параллельное перемещение относительно расположения средней секции 1 крепи. При этом, предлагаемые шпунтовые соединения позволяют верхнякам 9 и 21 боковых секций осуществлять ограниченное перемещение в вертикальной плоскости, как в процессе передвижения боковых секций, так и при их распоре в зависимости от неровностей кровли.

После того как боковые секции подтянуты к средней секции, производится их одновременный распор между кровлей и почвой выработки. В зависимости от неровностей почвы гидростойки 7 имеют возможность занимать различное положение по высоте. Это достигается тем, что каждая гидростойка снабжена отдельной нижней опорой 10, соединенной с цилиндром шаровой опорой; и тем, что гидростойки боковых секций соединены между собой скользящими тягами, обеспечивающими раздельно перемещение гидростоек в вертикальном направлении.

Приспособление верхняков 9 и 21 совместно с защитными листами 22 к неровностям кровли осуществляется за счет шаровых опор и шарнирного соединения между собой.

Изобретение относится к горному делу. Оно предназначено для временного крепления горных выработок арочной формы, проводимых буровзрывным способом. Изобретение позволяет поддерживать кровлю в призабойной части и создает безопасные условия работы. Механизированная крепь распорно-шагающего типа включает связанные гидродомкратами перемещения крепи две боковые двухстоечные и среднюю четырехстоечную секции, нижние опоры и верхняки боковых секций которых, а также верхняки средней секции соединены с распорными гидростойками шаровыми опорами. Крепь имеет также базовую раму средней секции и дополнительные гидродомкраты распора. На базовой раме смонтированы опорные катки и дополнительные гидродомкраты распора, которые связаны шаровыми опорами с опорными башмаками. Верхняки боковых и средней секций связаны между собой цилиндрическими шпунтовыми соединениями с дополнительными шарнирами с возможностью ограниченного поворота верхняков крепи в вертикальной плоскости и их перемещения в горизонтальной плоскости совместно с гидростойками секций крепи. Цилиндры гидростоек боковых секций могут быть связаны между собой скользящими тягами с возможностью их ограниченного вертикального перемещения относительно друг друга. Передние и задние верхняки боковых и средней секций могут быть соединены между собой шарнирно посредством защитных листов. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Механизированная крепь распорно-шагающего типа, включающая связанные гидродомкратами перемещения крепи две боковые двухстоечные и среднюю четырехстоечную секции, нижние опоры и верхняки боковых секций которых, а также верхняки средней секции соединены с распорными гидростойками шаровыми опорами, базовую раму средней секции и дополнительные гидродомкраты распора, отличающаяся тем, что на базовой раме смонтированы опорные катки и дополнительные гидродомкраты распора, которые связаны шаровыми опорами с опорными башмаками, а верхняки боковых и средней секций связаны между собой цилиндрическими шпунтовыми соединениями с дополнительными шарнирами с возможностью ограниченного поворота верхняков крепи в вертикальной плоскости и их перемещения в горизонтальной плоскости совместно с гидростойками секций крепи. 2. Крепь по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндры гидростоек боковых секций связаны между собой скользящими тягами с возможностью их ограниченного вертикального перемещения относительно друг друга. 3. Крепь по п. 1, отличающаяся тем, что передние и задние верхняки боковых и средней секций соединены между собой шарнирно посредством защитных листов.