СЕКЦИЯ КРЕПИ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ МОЩНОГО КРУТОНАКЛОННОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА Российский патент 2005 года по МПК E21D23/00 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к крепям для очистных забоев мощных крутонаклонных угольных пластов при отработке последних по системе разработки длинными столбами по простиранию.

Известна крепь для очистных забоев крутых и крутонаклонных угольных пластов, содержащая основание и перекрытие, установленные параллельно друг другу и связанные гидравлическими стойками. Стойки ориентированы по нормали к основанию и перекрытию [1]. Серьезным недостатком такой крепи является слабость фиксации секции на заданном уровне, вследствие чего за каждый шаг передвижки она сползает по линии падения пласта.

За прототип принята крепь очистного забоя мощного крутого угольного пласта, содержащая: основание, перекрытие с козырьком и опорные балки с буровыми снарядами, установленные параллельно друг другу и связанные гидравлическими стойками, установленными по нормали к ним и напластованию, верхний и нижний элементы ограждения и домкраты передвижки [2]. Секция крепи связана с массивом полезного ископаемого посредством опорных балок, вставленных в скважины, пробуренные в массиве в направлении последующей передвижки. Из-за связи секции с массивом полезного ископаемого секция не может сползти по линии падения пласта во время передвижки. Однако и она имеет недостатки:

- повышенная металлоемкость крепления очистного забоя за счет использования двух опорных балок в каждой секции крепи;

- повышенная вероятность вывалообразований очистного забоя, в частности вывала межскважинного целика во время передвижки секции крепи;

- низкая надежность крепи из-за повышенного количества приводных элементов, особенно электрических (два электродвигателя на каждую секцию) и вероятности изгиба части опорной балки, находящейся вне массива полезного ископаемого во время передвижки секции.

Эти недостатки резко снижают эффективность крепления очистного забоя мощного крутонаклонного угольного пласта.

Целью изобретения является повышение эффективности крепления очистного забоя мощного крутонаклонного угольного пласта за счет снижения количества опорных балок и электрических приводных элементов и увеличения жесткости части опорной балки вне массива полезного ископаемого во время передвижки секции крепи.

Поставленная цель достигается тем, что секция крепи, содержащая основание, установленное на почве пласта, перекрытие с выдвижным козырьком, установленное у кровли пласта, опорную балку с буровым снарядом, установленную параллельно основанию и перекрытию на уровне средней линии высоты секции и направленную буровым исполнительным органом в сторону разрабатываемого угольного массива, две гидравлические стойки, ориентированные по нормали к основанию, верхнее и нижнее ограждения, установленные с возможностью взаимного относительного перемещения, гидравлические домкраты передвижки и гидравлический кран управления, включает две полусекции, верхнюю, устанавливаемую выше по линии падения пласта, и нижнюю, устанавливаемую ниже по линии падения пласта, верхнее ограждение шарнирно связано с перекрытием, нижнее ограждение шарнирно связано с основанием, между собой верхнее и нижнее ограждения связаны поперечной балкой с возможностью угловых взаимных перемещений; опорная балка установлена между верхней и нижней полусекциями; на расстоянии, равном двум шагам передвижки от завального края, к боковым поверхностям опорной балки приварены кронштейны, один из которых направлен вверх по линии падения пласта, другой - вниз, к каждому из кронштейнов шарнирно, с возможностью поворота, прикреплен один конец гидравлического домкрата передвижки, другой конец которого также шарнирно прикреплен к поперечной балке соответствующей полусекции; на длине, равной шагу передвижки крепи, к боковым поверхностям опорной балки приварены направляющие, а к ближайшим гидравлическим стойкам шарнирно прикреплены захваты, направляющие опорной балки введены в захваты стоек с возможностью взаимного телескопического перемещения вдоль оси балки, причем захват стойки верхней полусекции и соответствующая ему направляющая опорной балки выполнены в виде цилиндров, а захват стойки нижней полусекции и соответствующая ему направляющая опорной балки выполнены по типу ласточкин хвост; во внутреннем пространстве основания нижней полусекции установлены два гидравлических домкрата, ориентированные по восстанию, каждый из которых снабжен дистанционным роликом.

Изобретение поясняется схемами. На фиг.1 показана секция крепи (вид сбоку), на фиг.2 - то же (вид в плане при снятых перекрытиях), на фиг.3 - то же (вид со стороны завала).

Секция крепи очистного забоя крутонаклонного угольного пласта включает одну опорную балку 1 с буровым снарядом и две полусекции, установленные вплотную к опорной балке с обеих ее сторон. Каждая из полусекций содержит основание 2, две гидравлические стойки 3, перекрытие 4 с выдвижным козырьком 5, верхнее ограждение 6, нижнее ограждение 7 и гидравлический домкрат передвижки 8.

Перекрытие 4 шарнирно, с возможностью поворота вокруг оси 9, связано с верхним ограждением 6, а основание 2 шарнирно, с возможностью поворота вокруг оси 10, связано с нижним ограждением 7. Между собой верхнее 6 и нижнее 7 ограждения связаны шарнирно поперечной балкой 11 и при помощи двух гидравлических стоек 3, установленных по нормали к основанию 2 и перекрытию 4.

Опорная балка 1 установлена параллельно основанию 2 и перекрытию 4 в пространстве между двумя полусекциями на уровне примерно средней высоты секции крепи и направлена буровым исполнительным органом в сторону массива полезного ископаемого. К боковым поверхностям опорной балки на расстоянии, равном двум шагам передвижки, от ее завального конца приварены кронштейны 12. К каждому кронштейну 12 шарнирно прикреплен один конец гидравлического домкрата передвижки 8, другой конец которого также шарнирно связан с поперечной балкой 11 соответствующей полусекции.

На длине, равной одному шагу передвижки, от завального края к обеим боковым поверхностям опорной балки приварены направляющие 13, а ближайшие к опорной балке гидравлические стойки 3 обеих полусекций снабжены хомутом 14 с захватом 15. При этом захват 15 верхней (по линии падения пласта) полусекции и соответствующая ему направляющая 13 опорной балки выполнены в виде цилиндров, а захват 15 нижней полусекции и соответствующая ему направляющая 13 опорной балки выполнены по типу ласточкин хвост. Захваты введены в зацепление с соответствующими направляющими с возможностью взаимного телескопического перемещения вдоль оси балки.

Во внутреннем пространстве основания 2 нижней полусекции установлены два гидравлических домкрата 16 с дистанционными роликами 17. Домкраты 16 подпирают ролики 17 к боковой поверхности основания верхней полусекции.

Полусекции устанавливают вплотную друг к другу по обеим сторонам опорной балки в очистном забое крутонаклонного пласта поперек линии падения, ориентируя буровой исполнительный орган в сторону последующего подвигания очистного забоя. Следующие секции крепи устанавливают аналогично. В исходном состоянии секции расперты между кровлей и почвой угольного пласта, буровые исполнительные органы опорных балок введены в заранее пробуренные неглубокие скважины, выдвижной козырек каждого перекрытия спрятан в его внутреннем пространстве, гидравлические домкраты передвижки предельно сокращены.

Секция крепи в составе механизированного комплекса работает следующим образом. При выемке полосы угля в верхнем слое очистной комбайн движется по комбайновой дорожке на уровне чуть выше опорных балок. Машинист крепи, находясь на специальной площадке очистного комбайна, управляет козырьками перекрытий при проходе очередной секции, обеспечивая их выдвижение из внутреннего пространства перекрытия и подхватывание обнаженной кровли. При выемке полосы угля в нижнем слое очистной комбайн движется по почве пласта и вынимает уголь ниже опорных балок. Машинист крепи подключает электропривод бурового исполнительного органа ближайшей секции крепи к системе электропитания очистного комбайна и включает буровой инструмент в работу по бурению скважины; посредством гидравлического крана управления осуществляет подачу бурового исполнительного органа на забой и задвигание опорной балки секции крепи в скважину домкратами передвижки по мере ее углубления. После того как скважина будет углублена на величину захвата исполнительного органа очистного комбайна, машинист выключает буровой исполнительный орган и отключает его электропривод от системы электропитания комбайна. Затем машинист посредством крана управления задвигает козырек и снимает распор с нижней полусекции. Соответствующим домкратом осуществляет передвижку нижней полусекции к забою, где вновь подключает ее на распор. Потом аналогичным образом поступает с верхней полусекцией. Далее работы переносятся на следующую по ходу комбайна секцию крепи.

Для лучшей вписываемости секции крепи по гипсометрии пласта расстояние между основаниями полусекций может быть увеличено или уменьшено путем выдвижения или утапливания роликов в основании нижней полусекции. При этом верхняя полусекция совершает угловое перемещение вокруг соответствующей направляющей опорной балки и расстояние между перекрытиями полусекций уменьшается или увеличивается соответственно.

Во время передвижки нижней полусекции последняя фактически висит на направляющей, оказывая тем самым изгибающее воздействие на опорную балку. Но верхняя полусекция посредством своего захвата компенсирует изгибающее воздействие нижней полусекции, исключая тем самым изгиб завального конца опорной балки. Во время передвижки верхней полусекции величина консоли опорной балки уже короче, а величина изгибающего усилия значительно меньше, так как основание верхней полусекции своей боковой стороной опирается на ролики в основании нижней полусекции. Такое конструктивное решение значительно снижает вероятность изгиба опорной балки, что повышает надежность крепи и эффективность ее работы. Компоновка секции из двух полусекций с одной опорной балкой посередине не только снижает металлоемкость крепления очистного забоя и повышает надежность крепи за счет сокращения количества приводных элементов, но ведет к увеличению расстояния между скважинами минимум в четыре раза, а это, в свою очередь, резко снижает вероятность вывалообразований очистного забоя, что также повышает надежность крепления. Увеличение надежности крепи повышает эффективность крепления забоя, а это и есть цель данного технического решения.

Кроме того, снижение вероятности изгиба опорной балки и вывалообразований очистного забоя позволяет увеличить диапазон применимости данной крепи по углу падения пласта вплоть до крутых включительно.

Источники информации

1. Жигалов М.Л. Технология, механизация и организация подземных горных работ: Учеб. для вузов / М.Л.Жигалов, С.А.Ярунин. - М.: Недра, 1990, с.284, рис.3.14. (аналог).

2. Патент РФ № 2212541, 7 E 21 D 23/00 (прототип).

Изобретение относится к горному делу, в частности к крепям для очистных забоев мощных крутонаклонных угольных пластов при отработке их по системе разработки длинными столбами по простиранию. Обеспечивает повышение эффективности крепления очистного забоя и увеличение жесткости части опорной балки вне массива полезного ископаемого во время передвижки секции крепи. Секция крепи содержит основание, установленное на почве пласта, перекрытие с выдвижным козырьком, установленное у кровли пласта, опорную балку с буровым снарядом, установленную параллельно основанию и перекрытию на уровне средней линии высоты секции и направленную буровым исполнительным органом в сторону разрабатываемого угольного массива, две гидравлические стойки, ориентированные по нормали к основанию, верхнее и нижнее ограждения, установленные с возможностью взаимного относительного перемещения, гидравлические домкраты передвижки и гидравлический кран управления, верхнюю и нижнюю полусекции. Верхняя полусекция расположена выше по линии падения пласта. Нижняя полусекция расположена ниже по линии падения пласта. Верхнее ограждение шарнирно связано с перекрытием. Нижнее ограждение шарнирно связано с основанием. Между собой верхнее и нижнее ограждения связаны с возможностью угловых взаимных перемещений поперечной балкой. Опорная балка установлена между верхней и нижней полусекциями на расстоянии, равном двум шагам передвижки от завального края. К боковым поверхностям опорной балки приварены кронштейны, один из которых направлен вверх по линии падения пласта, другой – вниз. К каждому из кронштейнов шарнирно, с возможностью поворота, прикреплен один конец гидравлического домкрата передвижки. Другой его конец также шарнирно прикреплен к поперечной балке соответствующей полусекции. На длине, равной одному шагу передвижки крепи, от завального края к боковым поверхностям опорной балки приварены направляющие. К ближайшим гидравлическим стойкам шарнирно прикреплены захваты. Направляющие опорной балки введены в захваты стоек с возможностью взаимного телескопического перемещения вдоль оси балки. Захват стойки верхней полусекции и соответствующая ему направляющая опорной балки выполнены в виде цилиндров. Захват стойки нижней полусекции и соответствующая ему направляющая опорной балки выполнены по типу ласточкин хвост. Во внутреннем пространстве основания нижней полусекции установлены два гидравлических домкрата, ориентированные по восстанию, каждый из которых снабжен дистанционным роликом, 3 ил.

Секция крепи очистного забоя мощного крутонаклонного угольного пласта, содержащая основание, установленное на почве пласта, перекрытие с выдвижным козырьком, установленное у кровли пласта, опорную балку с буровым снарядом, установленную параллельно основанию и перекрытию на уровне средней линии высоты секции и направленную буровым исполнительным органом в сторону разрабатываемого угольного массива, две гидравлические стойки, ориентированные по нормали к основанию, верхнее и нижнее ограждения, установленные с возможностью взаимного относительного перемещения, гидравлические домкраты передвижки и гидравлический кран управления, отличающаяся тем, что включает две полусекции - верхнюю, устанавливаемую выше по линии падения пласта, и нижнюю, устанавливаемую ниже по линии падения пласта, верхнее ограждение шарнирно связано с перекрытием, нижнее ограждение шарнирно связано с основанием, между собой верхнее и нижнее ограждения связаны с возможностью угловых взаимных перемещений поперечной балкой, опорная балка установлена между верхней и нижней полусекциями на расстоянии, равном двум шагам передвижки от завального края, к боковым поверхностям опорной балки приварены кронштейны, один из которых направлен вверх по линии падения пласта, другой - вниз, к каждому из кронштейнов шарнирно с возможностью поворота прикреплен один конец гидравлического домкрата передвижки, другой конец которого так же шарнирно прикреплен к поперечной балке соответствующей полусекции на длине, равной одному шагу передвижки крепи, от завального края к боковым поверхностям опорной балки приварены направляющие, а к ближайшим гидравлическим стойкам шарнирно прикреплены захваты, направляющие опорной балки введены в захваты стоек с возможностью взаимного телескопического перемещения вдоль оси балки, причем захват стойки верхней полусекции и соответствующая ему направляющая опорной балки выполнены в виде цилиндров, а захват стойки нижней полусекции и соответствующая ему направляющая опорной балки выполнены по типу “ласточкин хвост”, во внутреннем пространстве основания нижней полусекции установлены два гидравлических домкрата, ориентированные по восстанию, каждый из которых снабжен дистанционным роликом.