СЕКЦИЯ ЩИТОВОЙ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ Российский патент 2012 года по МПК E21D23/12 

Настоящее изобретение относится к секции щитовой механизированной крепи для подземной разработки по меньшей мере с одним скользящим основанием и одним верхним перекрытием, между которыми установлена по крайней мере одна стойка.

Задачей таких секций щитовой механизированной крепи при подземной разработке является поддержание кровли и воспрепятствование преждевременному обрушению кровли, для чего последняя опирается на верхнее перекрытие. Однако на практике может случиться, что часть кровли уже обрушена, прежде чем удалось установить с опорой верхнее перекрытие секции щитовой механизированной крепи, так что в кровле возникает вывал. Если секция щитовая механизированной крепи затем продвигается дальше, и стойки после этого, как иногда принято, автоматически устанавливаются на регулируемое давление осадки основной кровли, то верхнее перекрытие могло бы оказаться зажатым в вывал, вследствие чего могло бы получить повреждения не только верхнее перекрытие, но и вся секция щитовая механической крепи. Кроме того, во избежание дальнейших вывалов верхнее перекрытие целесообразно поддерживать как можно ближе к угольной стенке выработки. Это опять-таки означает, что верхнее перекрытие секции щитовой механизированной крепи следует устанавливать в направлении поверхности раздела между кровлей и углем.

Поэтому задачей изобретения является усовершенствование секции щитовой механизированной крепи вышеупомянутого типа с целью предотвращения повреждения секции щитовой механизированной крепи и обеспечения оптимальной опоры кровли.

Решение этой задачи достигается в соответствии с признаками п. 1 формулы изобретения и, в частности, за счет того, что на секции щитовой механизированной крепи предусмотрен по меньшей мере один уклономер, содержащий по меньшей мере два, а, предпочтительно, три датчика ускорения, измерительные оси которых ортогональны относительно друг друга.

Дело в том, что неожиданно оказалось, что уклономер, содержащий несколько датчиков ускорения с по существу ортогональными измерительными осями, при подземной разработке особенно хорошо пригоден для использования в качестве уклономера для секции щитовой механизированной крепи. В частности, если уклономер содержит три датчика ускорения, измерительные оси которых по существу ортогональны относительно друг друга, уклономер может монтироваться в любом месте секции щитовой механизированной крепи, причем, несмотря на это, любое изменение конструктивного элемента, на котором установлен уклономер, может измеряться относительно направления действия силы тяжести.

Предпочтительные датчики ускорения имеют диапазон измерения порядка ±1g до ±3g, причем достаточным оказался диапазон измерения -1g до +1g.

Если уклономер установлен на верхнем перекрытии секции щитовой механизированной крепи, то с его помощью может быть измерен продольный уклон верхнего перекрытия, т.е. уклон в направлении проходки, а также поперечный уклон верхнего перекрытия, т.е. уклон верхнего перекрытия относительно горизонтали.

Кроме того, предпочтительным может оказаться установка уклономера на завальном ограждении секции щитовой механизированной крепи, благодаря чему опять же может быть измерен поперечный уклон секции щитовой механизированной крепи, а также положение завального ограждения относительно направления выемки.

Согласно одной из последующих предпочтительных форм выполнения секция щитовой механизированной крепи может содержать рычаги, а уклономер может быть предусмотрен на одном или на нескольких рычагах, а также на завальном ограждении, благодаря чему можно вычислить высоту выдвижения секции. Дело в том, что из-за неравномерности очистных работ может случиться, что верхнее перекрытие секции щитовой механизированной крепи при установке последней может расположиться не параллельно кровле. Поэтому в процессе установки стойки и верхнее перекрытие еще располагаются почти под прямым углом друг к другу. Однако, если верхнее перекрытие установится под углом к кровле, то оно при увеличении давления осадки основной кровли прижмется к кровле, вследствие чего между стойками и верхним перекрытием произойдет скручивание, которое может серьезно повредить секцию щитовой механизированной крепи. По этой причине во время установки может оказаться предпочтительным одновременное измерение изменения угла датчика уклона, установленного на верхнем перекрытии, и увеличения давления на стойку. Благодаря этому при повышении давления осадки основной кровли и при одновременном изменении продольного и/или поперечного уклона верхнего перекрытия выше заранее установленного порогового значения становится возможным прервать процесс установки или извлечь секцию щитовой механизированной крепи. Последнее дает возможность после извлечения секции щитовой механизированной крепи изменить ее положение таким образом, чтобы верхнее перекрытие при последующей установке могло расположиться по существу параллельно кровле.

Кроме того, датчик уклона согласно изобретению позволяет регистрировать конфигурацию кровли, для чего наряду с сигналами уклономера регистрируются также сигналы датчика шага передвижки, установленного на механизме шагания секции щитовой механизированной крепи.

Путем одновременного измерения уклона верхнего перекрытия, а также шага передвижки секции щитовой механизированной крепи можно определить конфигурацию кровли. При этом с помощью компьютерного анализа этой конфигурации можно определить риск горного удара, поскольку конфигурация кровли оказывает влияние на устойчивость горной породы. Если кровля имеет, например, вогнутую конфигурацию наподобие свода, то она позднее обрушится как при выпуклой сводчатости. Таким образом, секция щитовой механизированной крепи согласно изобретению может быть использована также для определения риска горного удара.

Согласно одной из последующих предпочтительных форм выполнения уклономер и датчик шага передвижки могут быть использованы для определения пространственно-временных координат секции щитовой механизированной крепи относительно транспортера с тем, чтобы таким образом определить положение секции щитовой механизированной крепи на данный момент или с использованием полученных координат осуществить автоматизированное управление секцией щитовой механизированной крепи.

Ниже настоящее изобретение лишь в качестве примера описывается на основе одной из предпочтительных форм выполнения со ссылкой на приложенный чертеж, где

на Фиг.1 показан вид сбоку секции щитовой механизированной крепи, а

на Фиг.2 - вид сзади двух соседних секций щитовой механизированной крепи.

На Фиг.1 показана секция щитовой механизированной крепи, расположенная между подошвой 10 и кровлей 12 и содержащая два скользящих основания 14, 16 (см. Фиг.2), соединенные посредством соответствующих стоек 18, 20 с верхним перекрытием 22. Позициями 24 и 26 обозначены лемнискатные рычаги, соединенные с завальным ограждением 28, на котором в свою очередь закреплен угловой цилиндр 30, с помощью которого может устанавливаться уклон верхнего перекрытия 22.

Позицией 32 обозначен показанный чисто схематично уклономер, закрепленный на нижней стороне верхнего перекрытия 22. Уклономер 32 в приведенном примере осуществления содержит три конструктивно разнесенных датчика ускорения, измерительные оси которых направлены ортогонально относительно друг друга, благодаря чему измерение уклона верхнего перекрытия 22 может производиться независимо от положения монтажа как в продольном направлении (Фиг.1), так и в поперечном направлении (Фиг.2) диапазон измерения используемых датчиков ускорения составляет примерно ±1g. Кроме того, в порядке альтернативы или дополнения уклономеры могут быть предусмотрены на завальном ограждении 28 и/или на одном или на обоих рычагах 24 и 26.

Кроме того, секция щитовой механизированной крепи, изображенная на чертежах, содержит механизм 34 шагания с датчиком 36 шага передвижки, причем предусмотрено измерительное устройство (не показано), которое по сигналам датчика 36 шага передвижки и уклономера 32 определяет конфигурацию кровли 12. Кроме того, это измерительное устройство определяет продольный поперечный уклон верхнего перекрытия 22. Помимо этого, измерительное устройство выполнено таким образом, что при установке оно определяет продольный и/или поперечный уклон верхнего перекрытия 22, а также давление осадки основной кровли, измеряемое с помощью датчика 39 давления, которым снабжена стойка.

С вышеописанной секцией щитовой механизированной крепи соединено устройство управления, которое с помощью уклономера, предусмотренного на одном из рычагов 24 и 26, а также еще одного уклономера, предусмотренного на завальном ограждении 28, рассчитывает высоту выдвижения секции щитовой механизированной крепи. Этот расчет благодаря используемым уклономерам может производиться независимо от продольного или поперечного уклона секции щитовой механизированной крепи.

Кроме того, измерительное устройство, а также устройство управления секцией щитовой механизированной крепи выполнены таким образом, что зарегистрированная конфигурация кровли 12 анализируется с помощью компьютера так, чтобы можно было установить, нет ли над верхним перекрытием 22 вывала. Таким образом, может быть определен риск горного удара или могут быть получены более точные данные о возможной опасности обрушения кровли.

При установке секции щитовой механизированной крепи в процессе установки измеряются продольный и поперечный уклон верхнего перекрытия 22, а вместе с ними давление осадки основной кровли на обе стойки 18 и 20. При этом, если, например, имеет место ситуация, изображенная на Фиг.1, когда верхнее перекрытие 22 должно быть подведено под вывал 38, то путем измерения продольного уклона верхнего перекрытия 22, а также давления осадки основной кровли можно установить, что наличие верхнего перекрытия 22 в вывале 38 нежелательно, так что процесс установки может быть прерван, или секция щитовой механизированной крепи может быть извлечена. Затем путем перемещения секции щитовой механизированной крепи ее можно поставить таким образом, что при последующей установке верхнее перекрытие 22 можно установить по существу параллельно кровле.

Изобретение относится к горному делу, в частности к механизированной щитовой крепи для призабойного пространства. Секция щитовой механизированной крепи для подземной разработки содержит скользящее основание и верхнее перекрытие, между которыми установлена, по меньшей мере, одна стойка. При этом на секции предусмотрен, по меньшей мере, один уклономер, с помощью которого измеряется уклон верхнего перекрытия. Причем уклономер содержит, по меньшей мере, два, а предпочтительно три датчика ускорения, измерительные оси которых ортогональны относительно друг друга. С помощью уклономеров, предусмотренных на рычаге и завальном ограждении, рассчитывают высоту выдвижения секции крепи. В процессе установки секции крепи измеряют продольный и/или поперечный уклон верхнего перекрытия, а также давление осадки основной кровли. При увеличении давления осадки кровли и при одновременном изменении продольного и/или поперечного уклона выше заранее определенного порогового значения процесс останавливают. Кроме того, в процессе подземной разработки осуществляют анализ риска горного удара. Техническим результатом является снижение риска повреждения секции механизированной крепи, при этом обеспечивая оптимальную опору кровли. 5 н. и 20 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Секция щитовой механизированной крепи для подземной разработки, по меньшей мере, с одним скользящим основанием (14, 16) и одним верхним перекрытием (22), между которыми установлена по меньшей мере одна стойка (18, 20), отличающаяся тем, что на секции щитовой механизированной крепи предусмотрен по меньшей мере один уклономер (32), содержащий по меньшей мере два, а, предпочтительно, три датчика ускорения, измерительные оси которых ортогональны относительно друг друга.

2. Секция щитовой механизированной крепи по п.1, отличающаяся тем, что диапазон измерения датчиков ускорения составляет от примерно ±1g до примерно ±3g.

3. Секция щитовой механизированной крепи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что уклономер (32) установлен на верхнем перекрытии (22).

4. Секция щитовой механизированной крепи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она имеет завальное ограждение (28), и на завальном ограждении (28) установлен уклономер.

5. Секция щитовой механизированной крепи по п.3, отличающаяся тем, что она имеет завальное ограждение (28), и на завальном ограждении (28) установлен уклономер.

6. Секция щитовой механизированной крепи по одному из п.1, 2 или 5, отличающаяся тем, что она имеет рычаги (24, 26), и на одном из рычагов установлен уклономер.

7. Секция щитовой механизированной крепи по п.3, отличающаяся тем, что она имеет рычаги (24, 26), и на одном из рычагов установлен уклономер.

8. Секция щитовой механизированной крепи по п.4, отличающаяся тем, что она имеет рычаги (24, 26), и на одном из рычагов установлен уклономер.

9. Секция щитовой механизированной крепи по п.3, отличающаяся тем, что она содержит механизм (34) шагания с датчиком (36) шага передвижки, причем, в частности, предусмотрено измерительное устройство, выполненное с возможностью определения по сигналам датчика (36) шага передвижки и уклономера (32) конфигурации кровли (12).

10. Секция щитовой механизированной крепи по п.4, отличающаяся тем, что она содержит механизм (34) шагания с датчиком (36) шага передвижки, причем, в частности, предусмотрено измерительное устройство, выполненное с возможностью определения по сигналам датчика (36) шага передвижки и уклономера (32) конфигурации кровли (12).

11. Секция щитовой механизированной крепи по п.5 или 7, отличающаяся тем, что она содержит механизм (34) шагания с датчиком (36) шага передвижки, причем, в частности, предусмотрено измерительное устройство, выполненное с возможностью определения по сигналам датчика (36) шага передвижки и уклономера (32) конфигурации кровли (12).

12. Секция щитовой механизированной крепи по п.6, отличающаяся тем, что она содержит механизм (34) шагания с датчиком (36) шага передвижки, причем, в частности, предусмотрено измерительное устройство, выполненное с возможностью определения по сигналам датчика (36) шага передвижки и уклономера (32) конфигурации кровли (12).

13. Секция щитовой механизированной крепи по одному из пп.1, 2, 5, 7-10 или 12, отличающаяся тем, что секция щитовой механизированной крепи соединена с измерительным устройством, определяющим продольный и/или поперечный уклон верхнего перекрытия (22).

14. Секция щитовой механизированной крепи по п.3, отличающаяся тем, что секция щитовой механизированной крепи соединена с измерительным устройством, определяющим продольный и/или поперечный уклон верхнего перекрытия (22).

15. Секция щитовой механизированной крепи по п.4, отличающаяся тем, что секция щитовой механизированной крепи соединена с измерительным устройством, определяющим продольный и/или поперечный уклон верхнего перекрытия (22).

16. Секция щитовой механизированной крепи по п.6, отличающаяся тем, что секция щитовой механизированной крепи соединена с измерительным устройством, определяющим продольный и/или поперечный уклон верхнего перекрытия (22).

17. Секция щитовой механизированной крепи по п.11, отличающаяся тем, что секция щитовой механизированной крепи соединена с измерительным устройством, определяющим продольный и/или поперечный уклон верхнего перекрытия (22).

18. Секция щитовой механизированной крепи по п.13, отличающаяся тем, что стойка (18, 20) снабжена датчиком давления, причем измерительное устройство выполнено с возможностью определения в процессе установки продольного и/или поперечного уклона верхнего перекрытия (22) и давления осадки основной кровли.

19. Секция щитовой механизированной крепи по одному из пп.14-17, отличающаяся тем, что стойка (18, 20) снабжена датчиком давления, причем измерительное устройство выполнено с возможностью определения в процессе установки продольного и/или поперечного уклона верхнего перекрытия (22) и давления осадки основной кровли.

20. Способ управления щитовой крепью по пп.4-8 и 13-17, в котором с помощью уклономеров, предусмотренных на рычаге и завальном ограждении, рассчитывают высоту выдвижения секции щитовой механизированной крепи.

21. Способ анализа риска при подземной разработке с помощью секции щитовой механизированной крепи по пп.9-12, в котором регистрируют конфигурацию кровли и с помощью компьютерного анализа ее конфигурации определяют риск горного удара.

22. Способ управления секцией щитовой механизированной крепи по пп.18 и 19 в процессе установки, в котором в процессе установки измеряют продольный и/или поперечный уклон верхнего перекрытия, а также давление осадки основной кровли, причем при увеличении давления осадки основной кровли и при одновременном изменении продольного и/или поперечного уклона верхнего перекрытия выше заранее определенного порогового значения процесс установки прекращают или секцию щитовой механизированной крепи извлекают.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что после извлечения секции щитовой механизированной крепи ее положение изменяют таким образом, что ее верхнее перекрытие при последующей установке расположено, по существу, параллельно кровле.

24. Способ определения положения секции щитовой механизированной крепи по пп.9-12, в котором с помощью уклономера и датчика шага передвижки определяют пространственно-временные координаты секции щитовой механизированной крепи относительно транспортера.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что пространственно-временные координаты используют для автоматизированного управления секцией щитовой механизированной крепи.