Устройство для активного временного крепления кровли выработки Российский патент 2020 года по МПК E21D9/06 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству для активного временного крепления кровли, предназначенному для горного комбайна и содержащему по меньшей мере один набор опорных элементов, при этом каждый набор содержит по меньшей мере первый опорный элемент и второй опорный элемент, обеспечивающие поддержку кровли подземной выработки. Изобретение также относится к горному комбайну, в частности, к проходческому комбайну непрерывного действия, содержащему главную раму, режущий орган и устройство для активного временного крепления кровли вышеуказанного типа. Более того, изобретение относится к способу временного крепления кровли подземного туннеля в процессе вырубания туннеля.

Предпосылки

Для вырубания штолен, тоннелей, подземных откаточный путей и т.п. разработаны разнообразные машины для выемки грунта, режущий орган которых установлен на главной раме, обеспечивая заданный профиль поперечного сечения выработки. В ходе операции вырубания горный комбайн продвигается вперед через горную породу. Как правило, такие горные комбайны содержат секцию для установки постоянной крепи. Данная секция может содержать устройство для установки анкерной крепи и укладчик сетки. Сетку прикручивают болтами к потолку подземной выработки для предотвращения осыпания кусков или крошек горной породы с потолка.

Однако для укладки или фиксирования такой сетки нужно, чтобы между резцовой коронкой и узлом, обеспечивающим крепление болтами, оставался участок свободного потолка определенной длины. Соответственно, между резцовой коронкой и окончательно укрепленной частью потолка существует зона неукрепленного потолка тоннеля. Известно о закреплении указанных участков посредством временной опоры кровли. Такое устройство описано, например, в документе DE 3827403 С1. Описанное устройство обеспечивает позиционирование и удержание временных балок вплотную к участку кровли подземной выработки. Эти балки впоследствии фиксируют окончательно.

Подобное устройство описано в документе CN 103470292. Данная система содержит две независимые гидравлические подъемные опорные рамы, первую и вторую. Одна из рам выполнена с манипулятором, обеспечивающим укладку сетки. Рамы сконструированы так, что они расположены выше горного комбайна, так что комбайн может перемещаться под опорной системой.

Другие подобные устройства описаны в документах CN 105178992, CN 103195457, CN 201318185, CN 200982201 и CN 2188654.

Все указанные устройства имеют одну проблему, заключающуюся в том, что с одной стороны, данные устройства выполнены в виде узлов, отдельных от горного комбайна, и поэтому должны устанавливаться и перемещаться отдельно от него. При практическом использовании известные автономные устройства необходимо убрать на время работы горного комбайна, что приводит к возникновению периодов времени, на протяжении которых кровля не укреплена. В результате условия работы становятся опасными, а это может привести к авариям. Кроме того, данная смена оборудования отнимает много времени.

Другой недостаток заключается в том, что известные устройства требуют наличия свободного пространства по бокам горного комбайна, которое необходимо для создания опорного усилия. Устройства содержат подкладки под опорные стойки, упирающиеся в кровлю для ее опоры. Таким образом, бывают случаи, требующие увеличенной ширины тоннеля для размещения указанных известных устройств. Соответственно, остается меньше пространства для горного комбайна или обслуживающего персонала.

Более того, отмечено, что указанные устройства сложно эксплуатировать в неблагоприятных условиях, то есть в условиях, при которых кровля подземной выработки является очень сыпучей и имеет тенденцию к обрушению горной породы.

Сущность изобретения

Цель изобретения состоит в создании устройства для активного временного крепления кровли, предназначенного для горного комбайна и выполненного с возможностью прикрепления к указанному комбайну, и в создании горного комбайна и соответствующего способа, обеспечивающего постоянную опору для кровли, в том числе при неблагоприятных условиях ведения горных работ.

Согласно первому аспекту изобретения, указанная цель достигается с помощью устройства для активного временного крепления кровли, которое описано во вводной части и содержит приводной блок, предназначенный для приведения в действие набора опорных элементов, с обеспечением последовательного перемещения первого и второго опорных элементов для взаимодействия с кровлей, так что в ходе проходческих работ, выполняемых горным комбайном, кровля поддерживается по меньшей мере одним опорным элементом. Благодаря последовательному перемещению первого и второго опорных элементов, по меньшей мере один из указанных элементов или опорный элемент из дополнительного набора опорных элементов контактирует с кровлей, так что кровля постоянно поддерживается устройством для опоры кровли. Устройство работает по типу саморегулирующейся опоры или шагающей крепи. Первый и второй элементы по меньшей мере одного набора опорных элементов «шагают» вдоль кровли, так что по меньшей мере один из опорных элементов всегда находится в контакте с кровлей. Приводной блок приводит в действие набор опорных элементов, так что опорный элемент, который не находится в контакте с кровлей, предпочтительно продвигается одновременно с соответствующим горным комбайном или устройством по выемке горной породы, при этом во время проходки обеспечена постоянная опора. Другими словами, первый и второй опорные элементы выполнены с возможностью совместного и/или поочередного взаимодействия с кровлей выработки. В любой момент времени в процессе обеспечения крепления, первый, второй или оба опорных элемента из набора опорных элементов контактируют с кровлей, обеспечивая постоянную опору. В иллюстративном примере первый опорный элемент устанавливают с взаимодействием с кровлей. Пока первый опорный элемент остается в контакте с кровлей, второй опорный элемент можно перемещать и продвигать вперед и затем установить с взаимодействием с кровлей рядом или на расстоянии от первого опорного элемента. Когда второй опорный элемент находится во взаимодействии с кровлей, первый опорный элемент может быть переустановлен. Таким образом, кровля всегда поддерживается по меньшей мере одним из опорных элементов из набора опорных элементов, тем самым существенно повышена безопасность.

Опора, обеспечиваемая устройством для активного временного крепления кровли, предпочтительно действует по меньшей мере до тех пор, пока не будет установлена стационарная опора кровли. Опорные элементы предпочтительно имеют плоскую форму, форму в виде перевернутого конуса или имеют вид решетки. Следует понимать, что возможна и предпочтительна любая другая геометрическая конфигурация в зависимости от соответствующего горного комбайна, условий ведения горных работ и/или количества опорных элементов. Устройство для активного временного крепления кровли предпочтительно установлено на горном комбайне и, в частности, опирается на раму указанного комбайна. Это обеспечивает возможность перемещения устройства для крепления кровли вместе с горным комбайном, при этом отпадает необходимость независимого перемещения и позиционирования указанного устройства.

Следует понимать, что приводной блок, предназначенный для приведения в действие набора опорных элементов так, чтобы первый и второй опорный элементы перемещались последовательно, может содержать отдельные и независимые приводы для каждого опорного элемента из каждого набора опорных элементов, как описано далее более подробно. Таким образом, приводной блок предпочтительно выполнен с возможностью независимого приведения в действие первого опорного элемента и второго опорного элемента.

Согласно первому предпочтительному варианту выполнения, устройство для активного временного крепления кровли дополнительно содержит второй набор опорных элементов, причем наборы опорных элементов расположены рядом друг с другом и обращены в направлении рабочего хода комбайна. Направление рабочего хода комбайна также называют направлением проходки, то есть направлением, в котором продвигается комбайн при выполнении проходческих работ. Следует понимать, что для одного устройства активного временного крепления кровли, применяемого для одного горного комбайна, также могут быть предусмотрены третий, четвертый, пятый и т.д. наборы опорных элементов. Количество наборов опорных элементов зависит от типа горного комбайна, вида горных работ и кровли горной выработки. При использовании устройства согласно данному изобретению вместе с горным комбайном, наборы опорных элементов предпочтительно располагают на горизонтальной линии, перпендикулярной направлению проходки. Первый и второй опорные элементы из наборов опорных элементов продвигаются поочередно и одновременно с проведением выемки породы, для поддержки кровли по существу по всей ширине. В результате устройство для активного крепления кровли обеспечивает высокий уровень безопасности даже при неблагоприятных условиях ведения горных работ.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения приводной блок выполнен с возможностью перемещения первого и второго опорных элементов из первого набора опорных элементов противоположным образом относительно первого и второго опорных элементов из второго набора опорных элементов. Таким образом, внешние опорные элементы перемещаются вперед, тогда как внутренние опорные элементы остаются поддерживать кровлю, и наоборот. В результате обеспечена устойчивая опора части кровли и симметричное расположение опорных элементов, что, соответственно, обеспечивает повышенный уровень безопасности. Если устройство для активного временного крепления кровли содержит два набора опорных элементов, предпочтительно, чтобы при эксплуатации два опорных элемента (а именно, по одному опорному элементу из каждого набора опорных элементов) всегда находились в контакте с кровлей выработки для ее поддержки.

Первый и второй опорные элементы предпочтительно соединены друг с другом. Первый и второй опорные элементы предпочтительно непосредственно соединены друг с другом. Благодаря такой конструкции первый и второй опорные элементы в каждом наборе опорных элементов образуют узел, что обеспечивает простую установку опорных элементов вплотную к кровле подземной выработки и в конечном итоге усиленную поддержку кровли. Кроме того, также может быть предусмотрено, что первый, второй, третий и другие наборы опорных элементов также соединены друг с другом.

Более того, предпочтительно первый и второй опорные элементы соединены друг с другом с возможностью смещения. При продвижении одного из опорных элементов он смещается относительно другого опорного элемента, и опорные элементы остаются соединенными друг с другом.

В предпочтительном варианте выполнения первый опорный элемент содержит первый зацепляющий участок, а второй опорный элемент содержит второй зацепляющий участок, соответствующий указанному первому участку и взаимодействующий с ним. Указанные зацепляющие участки предпочтительно выполнены в виде соединения в виде ласточкина хвоста, расположенного на продольной стороне опорных элементов.

Первый и второй зацепляющие участки предпочтительно обеспечивают перемещение первого и второго опорных элементов относительно друг друга по существу в направлении проходки. Как описано выше, важно, что один из опорных элементов всегда поддерживает кровлю, тогда как другой опорный элемент может следовать за горным комбайном при выполнении выемки породы, так что может быть подставлен соответствующий опорный элемент. В результате обеспечено шагающее перемещение опорных элементов каждого набора опорных элементов для постоянного поддержания кровли. Таким образом, опорные элементы предпочтительно могут перемещаться друг относительно друга, даже если указанные элементы находятся во взаимодействии друг с другом. Опорные элементы остаются во взаимодействии во время перестановки либо первого, либо второго опорного элемента. Это также означает, что перемещение набора короче удвоенной длины каждого опорного элемента. В результате, в процессе работы ограничено приращение или шаг перемещения при продвижении вперед устройства активного временного крепления кровли.

Кроме того, первый и второй зацепляющие участки предпочтительно обеспечивают поворот первого и второго опорных элементов относительно друг друга в заданном угловом диапазоне. Угловой диапазон предпочтительно является небольшим, например, составляет от 10° до 45°, в частности, от 10° до 30°. При перестановке одного из элементов, первого или второго опорного элемента, данный опорный элемент должен быть отсоединен от части кровли, чтобы обеспечить перемещение. Во время данной операции опорный элемент, который должен быть переустановлен, предпочтительно немного поворачивается относительно другого опорного элемента, который остается в контакте с кровлей, так что переустановка другого опорного элемента упрощается. Если зацепляющие участки выполнены с обеспечением соединения типа ласточкин хвост, указанное соединение может быть выполнено с заданными допусками, так чтобы обеспечить поворотное движение первого и второго опорных элементов друг относительно друга.

Согласно следующему предпочтительному варианту выполнения приводной блок содержит первый и второй приводы вертикального хода, предназначенные для перемещения первого и второго опорных элементов относительно кровли. Таким образом, согласно данному варианту выполнения каждый опорный элемент имеет соответствующий привод вертикального хода. Например, если для устройства активного временного крепления кровли предусмотрены два набора опорных элементов, и каждый набор содержит два опорных элемента, а именно, первый и второй опорные элементы, указанное устройство в целом содержит четыре привода вертикального хода. Таким образом, обеспечено взаимодействие каждого опорного элемента с соответствующим опорным усилием с участком кровли подземной выработки для ее крепления. В результате повышена безопасность устройства.

Кроме того, приводной блок предпочтительно содержит первый и второй приводы переднего хода, предназначенные для перемещения первого и второго опорных элементов соответственно в направлении проходки. И в этом случае каждый опорный элемент предпочтительно содержит свой собственный и независимый привод переднего хода, так что каждый из опорных элементов может быть позиционирован в направлении проходки отдельно и независимо от других элементов. Данные приводы переднего хода могут опираться на раму соответствующего горного комбайна или на приводы вертикального хода. При такой конструкции упрощено описанное выше шагающее перемещение опорных элементов.

Согласно второму аспекту, указанная цель достигается с помощью горного комбайна, в частности, проходческого комбайна непрерывного действия, содержащего главную раму, режущий орган и устройство для активного временного крепления кровли, которое прикреплено к указанной раме и расположено в направлении проходки сразу за режущим органом. Как правило, режущий орган выполнен с возможностью перемещения относительно главной рамы для выполнения работ по выемке породы. Главная рама обеспечивает опору для усилий резания и в ходе вырубания породы упирается в стенки выработки, в частности, в пол и потолок подземной выработки. В данном случае, выражение «сразу за режущим органом» означает, что устройство для активного временного крепления кровли прикреплено к главной раме таким образом, что передние края соответствующих опорных элементов расположены на расстоянии от 500 мм до 2000 мм от режущего органа, измеряемого от режущей кромки указанного органа в направлении проходки. Указанный диапазон приведен в качестве примера. Для менее габаритных или более габаритных горных комбайнов, содержащих режущий орган разного размера, приемлемый диапазон будет другим.

Следует понимать, что устройство для активного временного крепления кровли, выполненное согласно первому аспекту изобретения, и горный комбайн согласно второму аспекту изобретения содержат одинаковые и аналогичные аспекты, которые, в частности, определены в зависимых пунктах формулы изобретения. В данной связи сделана ссылка на приведенное выше описание устройства для активного временного крепления кровли, выполненного согласно первому аспекту изобретения, в частности применительно к предпочтительным вариантам выполнения и техническим эффектам, обеспечиваемым признаками.

Горный комбайн согласно первому предпочтительному варианту выполнения содержит механизм стабилизации, имеющий опорный элемент, расположенный позади устройства для активного временного крепления кровли и предназначенный для стабилизации горного комбайна в ходе выполнения работ по выемке породы. Данный механизм стабилизации применяется для упора горного комбайна в кровлю выработки. Кроме того, данный опорный элемент механизма стабилизации комбайна обеспечивает поддержку кровли и предотвращает осыпание кусков и крошки горной породы с кровли.

Кроме того, согласно третьему аспекту изобретения, указанная цель достигается с помощью способа временного крепления кровли подземной выработки в процессе ее вырубания, включающего этапы, выполняемые в следующем порядке: введение первого опорного элемента во взаимодействие с первой зоной кровли; введение второго опорного элемента во взаимодействие со второй зоной кровли; выведение первого опорного элемента из взаимодействия с первой зоной; введение указанного первого опорного элемента во взаимодействие с третьей зоной кровли; и выведение второго опорного элемента из взаимодействия со второй зоной. Кроме того, способ предпочтительно включает другие подобные этапы, которые могут быть продолжены: введением второго опорного элемента во взаимодействие с четвертой зоной кровли, выведением первого опорного элемента из взаимодействия с третьей зоной, введением первого опорного элемента во взаимодействие с пятой зоной и так далее. Таким образом, данный способ обеспечивает шагающее движение первого и второго опорных элементов по кровле подземной выработки для поддержки кровли при вырубании. В любой момент времени по меньшей мере один из опорных элементов находится в контакте с кровлей подземной выработки, так что обеспечена постоянная поддержка кровли. Следует понимать, что если предусмотрено более двух опорных элементов, например, при использовании устройства для активного временного крепления кровли, имеющего два или более наборов опорных элементов, как описано выше применительно к первому аспекту изобретения, достаточно, если один из опорных элементов находится во взаимодействии с кровлей. Идея изобретения заключается в том, что по меньшей мере один из опорных элементов контактирует с кровлей подземной выработки на всех этапах процесса вырубания, что обеспечивает постоянную поддержку кровли.

Следует понимать, что устройство для активного временного крепления кровли, выполненное согласно первому аспекту изобретения, горный комбайн согласно второму аспекту изобретения и способ временной поддержки кровли подземной выработки в ходе ее вырубания, согласно третьему аспекту изобретения, содержат одинаковые и аналогичные аспекты, которые, в частности, определены в зависимых пунктах формулы изобретения. В данной связи сделана ссылка на приведенное выше описание устройства для активного временного крепления кровли, выполненного согласно первому аспекту изобретения, и горного комбайна согласно второму аспекту изобретения, в частности применительно к предпочтительным вариантам выполнения и техническим эффектам, обеспечиваемым признаками.

Согласно первому предпочтительному варианту способа, первая, вторая и третья зоны расположены рядом друг с другом и смещены в направлении проходки.

Первая, вторая и третья зоны предпочтительно расположены сразу за режущим органом соответствующего горного комбайна, предпочтительно на расстоянии от 500 мм до 2000 мм от указанного органа. Данный диапазон измеряют между передним краем первой, второй и третьей зон и вершиной режущего органа. Указанный диапазон является одним из возможных диапазонов, который, например, может быть увеличен для горного комбайна большего размера.

Более того, способ предпочтительно включает следующие этапы, выполняемые после выхода первого опорного элемента из взаимодействия с кровлей: продвижение первого опорного элемента вперед в направлении проходки на первое расстояние, которое меньше удвоенной длины второго опорного элемента в направлении проходки. Первый опорный элемент предпочтительно продвигают вперед только на расстояние, которое меньше длины второго опорного элемента в направлении проходки. Таким образом, опорные элементы продвигают вперед с перекрытием, так что кровля является постоянно подпертой. Следует отметить, что не важно, первый или второй опорный элемент перемещается первым. При опоре кровли также может быть предпочтительным сначала позиционировать второй опорный элемент.

Согласно следующему предпочтительному варианту выполнения способа, по меньшей мере одним опорным элементом управляют с обеспечением его продвижения по существу одновременно с режущим органом. В ходе работ по выемке породы режущий орган врезается в породу, и предпочтительно по меньшей мере один из опорных элементов, в частности, тот, который не находится во взаимодействии с кровлей, продвигается одновременно с режущим органом. Опорный элемент предпочтительно вводят во взаимодействие с кровлей, когда режущий орган прекращает врезание в породу. Это тоже повышает безопасность и предотвращает осыпание кусков и крошки горной породы.

Согласно третьему аспекту изобретения, этапы способа предпочтительно выполняют одновременно с проходкой горной выработки. Согласно третьему аспекту данный способ предпочтительно выполняют с использованием устройства для активного временного крепления кровли, выполненного согласно первому аспекту изобретения.

По меньшей мере один из опорных элементов предпочтительно выполнен с возможностью приложения действующего опорного усилия к кровле в по существу вертикальном направлении. Данное усилие может быть обеспечено с помощью приводного блока, в частности, привода вертикального хода, который прижимает опорный элемент к кровле. Данный этап предпочтительно выполняют во время нахождения первого или второго опорного элемента во взаимодействии с одной из зон. В результате улучшена стабилизация части кровли и предотвращено осыпание крошки или кусков горной породы.

Далее представлено и проиллюстрировано подробное описание, которое следует рассматривать как предпочтительный вариант выполнения изобретения. Разумеется, понятно, что можно без труда выполнить различные модификации и изменения, касающиеся формы или деталей конструкции, не выходящие за рамки сущности изобретения. Таким образом, предполагается, что изобретение не может быть ограничено ни конкретной формой и деталью конструкции, представленными и описанными в данном документе, ни чем-либо еще, нежели чем изобретение в целом, описанное в данном документе, и как изложено далее в формуле изобретения. Более того, признаки, изложенные в описании, представленные на чертежах и в формуле изобретения, могут быть существенными для изобретения при рассмотрении по отдельности или в сочетании. В частности, любые знаки ссылки в формуле изобретения не должны считаться ограничивающими объем изобретения. Слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы. Выражение «несколько», указывающее на количество предметов, также включает число 1, то есть только один предмет, и другое количество, например, 2, 3, 4 и так далее.

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 изображает вид сбоку горного комбайна, содержащего устройство для активного временного крепления кровли;

Фиг. 2 изображает вид сверху в аксонометрии горного комбайна, представленного на фиг. 1;

Фиг. 3 изображает вид сверху в аксонометрии части горного комбайна, представленного на фиг. 1 и фиг. 2;

Фиг. 4 изображает вид сбоку устройства для активного временного крепления кровли, установленного на горном комбайне;

Фиг. 5 изображает устройство для активного временного крепления кровли в разрезе;

Фиг. 6 схематически иллюстрирует способ согласно изобретению;

Фиг. 7 схематически иллюстрирует второй вариант способа согласно изобретению; и

Фиг. 8 схематически иллюстрирует третий вариант способа согласно изобретению.

Устройство 1 для активного временного крепления кровли (фиг. 1 - фиг. 4) прикреплено к горному комбайну 100, обеспечивающему вырубание подземного тоннеля. Горный комбайн 100 содержит главную раму 50 и режущий орган 60. Режущий орган 60 изображен схематически и имеет привод 61 поступательного хода режущего органа, опирающийся на главную раму 50. Более того, горный комбайн 100 содержит гусеничные полотна 102 (представленные только на фиг. 1), обеспечивающие движение по подземному пути. Кроме того, горный комбайн 100 содержит конвейер 104, предназначенный для переноса вырубаемого материала от режущего органа 60 к выпускному концу 106 указанного комбайна.

При выполнении операции вырубания комбайн 100 зафиксирован между потолком и полом тоннеля. Для этого комбайн 100 содержит нижнюю опорную конструкцию 108 для взаимодействия с полом подземного тоннеля, и механизм 110 стабилизации комбайна для взаимодействия с кровлей тоннеля. Механизм 110 стабилизации и нижняя опорная конструкция 108 вместе прикладывают усилие к потолку и полу тоннеля, так что комбайн 100 оказывается зафиксирован при врезании режущего органа 60 в материал горной породы. В то же время механизм 110 стабилизации комбайна также обеспечивает временную опору кровли. Кроме того, комбайн 100 содержит узел 112 анкерного крепления, обеспечивающий постоянную опору для кровли тоннеля путем установки в нее болтов или анкеров.

Как изображено на фиг. 1, устройство 1 расположено сразу за режущим органом 60 в направлении проходки. В частности, устройство 1 расположено между режущим органом 60 и механизмом 110 стабилизации комбайна, а также перед узлом 112 анкерного крепления, обеспечивающим постоянное крепление кровли.

Согласно данному варианту выполнения устройство 1 содержит первый набор 2 опорных элементов 6, 8 и второй набор 4 опорных элементов 10, 12. Разумеется, понятно, что может быть выполнено любое другое количество наборов и опорных элементов. Необязательно, чтобы каждое устройство 1 содержало два набора, также предпочтительным является использование трех, четырех, пяти и т.д. наборов. Более того, каждый набор 2, 4 не обязательно содержит только два опорных элемента 6, 8, 10, 12. Наборы также могут содержать три, четыре, пять и т.д. отдельных опорных элементов.

Согласно данному варианту выполнения опорные элементы 6, 8, 10, 12 выполнены по существу плоскими (смотри также фиг. 4) и имеют по существу прямоугольную форму. И в этом случае, указанное условие не является обязательным. Форма опорных элементов 6, 8, 10, 12 может быть изменена в зависимости от области применения, например, может иметь вид перевернутого конуса или также вид решетки. Первый и второй опорные элементы 6, 8, 10, 12 соединены друг с другом с возможностью сдвига.

Как изображено на фиг. 1, расстояние R между передним краем 64 режущего органа 60 и передним краем 3 устройства 1 составляет от 500 мм до 2000 мм и, соответственно, указанное устройство расположено сразу за режущим органом. Данный диапазон расстояния R приведен в качестве примера. Диапазон может быть увеличен, например, при использовании режущего органа большего размера.

Под первым и вторым наборами 2, 4 опорных элементов 6, 8, 10, 12 схематически изображена свернутая в рулон сетка 114, которую применяют для постоянной поддержки кровли. Механизм 110 стабилизации комбайна содержит корпус 116 в виде планки и четыре выемки 118 (на фиг. 2 только одна выемка обозначена номером позиции), которые обеспечивают пространство для сверлильных бабок 120 узла 112 анкерного крепления (на фиг.2 тоже только одна бабка обозначена номером 120 позиции). Как изображено на фиг. 2, механизм 110 стабилизации комбайна почти контактирует с первым и вторым наборами 2, 4 устройства 1 для активного временного крепления кровли и, таким образом, расположен сразу за указанными наборами (смотри также фиг. 4). Это тоже обеспечивает хорошую поддержку кровли тоннеля. Механизм 110 стабилизации комбайна не зависит от работы устройства 1 для активного временного крепления кровли. Опорные элементы 6, 8, 10, 12 могут быть переустановлены, даже если механизм 110 взаимодействует с кровлей для стабилизации горного комбайна 100. По меньшей мере один из опорных элементов 6, 8, 10, 12 выполнен с возможностью приложения действующего опорного усилия к кровле в по существу вертикальном направлении.

Устройство 1 содержит приводной блок 20 (фиг. 3 и 4), обеспечивающий перемещение наборов 2, 4 опорных элементов 6, 8, 10, 12, так что первый и второй опорные элементы 6, 8, 10, 12 перемещаются последовательно для взаимодействия с кровлей, при этом, во время извлечения породы комбайном 100, кровля поддерживается по меньшей мере одним из указанных опорных элементов. Согласно данному варианту выполнения приводной блок 20 содержит первый и второй приводы 22, 24 вертикального хода для каждого первого и второго опорного элемента 6, 8, 10, 12. Таким образом, каждый опорный элемент 6, 8, 10, 12 имеет отдельный привод 20, 22 вертикального хода (на фиг. 3 показаны только два привода), так что указанные опорные элементы могут проталкиваться вверх независимо друг от друга. Для опоры в пол каждый привод 22, 24 вертикального хода имеет нижние пластины 26, 28, которые с возможностью сдвига прикреплены друг к другу с помощью подвижного соединения 30.

Более того, приводной блок 20 содержит верхние приводы 32, 34 переднего хода (на фиг. 3 тоже показаны только два привода) для каждого опорного элемента 6, 8, 10, 12. Соответственно, и в данном случае каждый опорный элемент 6, 8, 10, 12 имеет собственный верхний привод 32, 34 переднего хода для перемещения указанных элементов вперед в направлении проходки (смотри фиг. 1). При этом для позиционирования нижних пластин 26, 28 выполнены нижние приводы 36, 38 переднего хода, так что указанные пластины могут быть позиционированы в соответствии с опорным элементом 6, 8, 10, 12. В результате обеспечено расположение приводов 22, 24 вертикального хода в по существу вертикальном положении, так что опорные элементы 6, 8, 10, 12 могут быть прижаты к кровле по существу вертикальным образом. Все приводы 22, 24, 32, 34, 36, 38 приводятся в действие пневматическим или гидравлическим образом, а приводы 32, 34, 36, 38 переднего хода опираются на главную раму 50 горного комбайна 100. Приводы 22, 24 вертикального хода не имеют дополнительной опоры, указанные приводы опираются только на нижние пластины 26, 28 и толкают опорные элементы 6, 8, 10, 12. Несмотря на то, что на фиг. 3 не показаны приводы вертикального хода и верхние и нижние приводы переднего хода для опорных элементов 10, 12 второго набора 4, понятно, что указанные приводы имеют устройство, подобное приводам для набора 2 элементов 6, 8.

Как изображено на фиг. 5, первый опорный элемент 6 и второй опорный элемент 8 из первого набора 2 опорных элементов соединены друг с другом с помощью замкового соединения 40. Соединение 40 содержит первые зацепляющие средства 42, выполненные на первом опорном элементе 6, и вторые зацепляющие средства 44, выполненные на втором опорном элементе 8. Первые зацепляющее средства 42 выполнены в виде выступа, имеющего по существу Т-образную форму, а вторые зацепляющие средства 44 выполнены в виде частично закрытой канавки, имеющей вырез или паз, так что Т-образные средства 42 могут входить во вторые зацепляющие средства 44. Зацепляющие средства 42, 44 обеспечивают взаимное перемещение элементов 6, 8 относительно друг друга. Первое перемещение является перпендикулярным плоскости чертежа фиг. 5, так что элементы 6, 8 могут сдвигаться друг относительно друга в направлении проходки (которое перпендикулярно плоскости фиг. 5). Более того, допуски для первого и второго зацепляющих средств 42, 44 выбраны таким образом, что первый и второй опорные элементы 6, 8 могут поворачиваться относительно друг друга. На фиг. 5 видно, что первый опорный элемент 6 может быть повернут относительно второго опорного элемента 8 в пределах угла α. Данный угол α предпочтительно находится в диапазоне значений от 10° до 45°, в частности от 10° до 30°. В результате обеспечен, например, поворот первого опорного элемента 6 вниз путем втягивания привода 22 верхнего хода, продвижение вперед в направлении плоскости фиг. 5, и при взаимодействии с кровлей снова поворот вверх. Направленное вверх поворотное движение элементов 6, 8 также позволяет компенсировать неровности поверхности кровли тоннеля.

Далее, на фиг. 6-8 проиллюстрировано шагающее перемещение устройства 1 для активного временного крепления кровли, выполненного согласно изобретению. Вначале, на фиг. 6 показана предпочтительная схема движения. На фиг. 7 и 8 изображены альтернативные перемещения, которые особенно подходят при быстром продвижении (фиг. 7) или в условиях плохого и неровного состояния кровли (фиг. 8). На фиг. 6-8 направление проходки показано влево. Кроме того, масштаб показан интервалами в 100 мм. Данный масштаб является примерным и может быть большим или меньшим, например 50 мм или 200 мм.

Как изображено на фиг. 6, слева показаны четыре опорных элемента А, В, С, D, при этом опорные элементы А, В принадлежат первому набору опорных элементов, а опорные элементы С, D относятся ко второму набору опорных элементов. Относительно вышеописанных вариантов выполнения, А соответствует номеру 6, В - номеру 8, С - номеру 10, a D - номеру 12 позиции. Номера позиций на фиг. 6 и фиг. 7 обозначают этапы продвижения опорных элементов А - D вперед в направлении проходки.

При приведении в действие устройства 1, выполненного согласно данному варианту выполнения (фиг. 6), на первом этапе (обозначенном номером «1») внутренние опорные элементы В, С продвигают вперед и располагают во взаимодействии с кровлей в первой зоне. Когда опорные элементы В, С находятся во взаимодействии с кровлей, внешние опорные элементы А и D продвигают вперед и тоже располагают во взаимодействии с кровлей. Указанные элементы располагают со взаимодействии с кровлей рядом с опорными элементами В, С, так что кровля поддерживается по существу по всей ширине. При продвижении вперед благодаря продвижению горного комбайна 100 в процессе выемки породы, опорные элементы В, С выводят из взаимодействии и на третьем этапе проталкивают вперед и снова вводят во взаимодействие с кровлей (обозначен номером «3» на фиг. 6). Затем следуют внешние опорные элементы А и D, которые можно переместить и ввести во взаимодействие с кровлей, как изображено на этапе 4 на фиг. 6.

Обозначенный пунктиром прямоугольник справа на фиг. 6 указывает, что данная операция, соответствующая этапам 1-4 на фиг. 6, продолжается в ходе всей операции по выемке породы.

На фиг. 7 показана вторая предпочтительная схема проходки на первом участке (этапы 1 - 4) и третья предпочтительная схема проходки на этапах 5-7. Согласно данному варианту выполнения, представленному на фиг. 7 и 8, первый и второй опорные элементы расположены одинаково и, следовательно, на первом этапе (номер 1 на фиг. 7) второй опорный элемент из первого набора опорных элементов (опорный элемент В) продвигается вперед к первой зоне, причем в это же время первый опорный элемент из второго набора опорных элементов (опорный элемент С) продвигается ко второй зоне. Таким образом, внутренние опорные элементы продвигаются вперед и сцепляются с частью кровли. Горный комбайн может продвигаться вперед, продолжая работы по выемке породы. В то время как опорные элементы В, С остаются во взаимодействии (этап 1), опорные элементы A, D, не взаимодействуют с кровлей и могут продвигаться вперед. Указанные элементы продвигаются вперед примерно на 200 мм, что по существу равно длине опорных элементов в направлении проходки, обгоняя другой опорный элемент. В данном варианте выполнения (фиг. 7 и фиг. 8), благодаря перемещению с обгоном, устройство 1 может продвигаться быстро.

Согласно обозначенному номером «2» на фиг. 7, опорные элементы А и D находятся во взаимодействии с третьей и четвертой зонами части кровли. Теперь, поскольку опорные элементы А и D находятся во взаимодействии с кровлей, опорные элементы В, С могут быть выведены из взаимодействия и могут продвигаться вперед, что соответствует этапу 3. Таким образом, примерно через 300 мм, отмеренных от исходного положения, опорные элементы В, С снова входят во взаимодействие с частью кровли, а опорные элементы A, D могут быть выведены из взаимодействия. Далее указанные элементы продвигаются вперед на этапе 4 и снова входят во взаимодействие с частью кровли.

За вертикальной пунктирной линией на фиг. 7 показана другая схема проходки, соответствующая этапам 5-7. Согласно данной схеме проходки первый и второй опорные элементы из первого и второго набора опорных элементов шагают согласовано друг с другом. Таким образом, на этапе 5 опорные элементы А и С находятся во взаимодействии с частью кровли, тогда как опорные элементы В, D могут продвигаться вперед. Это происходит на этапе 6. На этапе 6 опорные элементы В, D входят во взаимодействие с частью кровли, а элементы А и С выходят из взаимодействия и продвигаются вперед к этапу 8. Обе схемы проходки являются предпочтительными и могут быть реализованы при средних состояниях кровли.

При плохом состоянии кровли может потребоваться выполнение другой схемы проходки. Данная схема представлена на фиг. 8. На фиг. 8 только один опорный элемент В введен в взаимодействие с кровлей на первом этапе. На втором этапе во взаимодействие с кровлей вводят опорный элемент А. Теперь опорный элемент В может быть выведен из взаимодействия. На третьем этапе с частью кровли взаимодействует только опорный элемент С, а опорный элемент А также может быть выведен из взаимодействия. Далее, на четвертом этапе во взаимодействие с кровлей входит опорный элемент D. При этом может быть выведен из взаимодействия опорный элемент С. Это возможно, поскольку опорный элемент 2 все еще взаимодействует с частью кровли. Таким образом, опорный элемент D может быть перемещен и введен во взаимодействие с кровлей на этапе 5. Соответственно, на этапе 5 опорные элементы А и D взаимодействуют с частью кровли. На этапе 6 опорный элемент В выводят из взаимодействия, а опорный элемент А устанавливают с взаимодействием с частью кровли. В дальнейшем, на этапе 7 опорный элемент А тоже вводят во взаимодействие с частью кровли. Как можно понять из фиг.8, может быть реализована и несимметричная схема проходки, однако всегда по меньшей мере один опорный элемент А, В, С, D взаимодействует с частью кровли и обеспечивает ее поддержку. Устройство 1, выполненное согласно настоящему изобретению, по существу обеспечивает шагающее перемещение опорных элементов 6, 8, 10, 12 вдоль кровли тоннеля для постоянной поддержки кровли.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

А, В, С, D Опорные элементы

R Расстояние

MD Направление проходки

1 Опорное устройство

2 Первый набор

3 Передний край

4 Второй набор

6 Первый опорный элемент

8 Второй опорный элемент

10 Первый опорный элемент

12 Второй опорный элемент

20 Приводной блок

22, 24 Приводы вертикального хода

26, 28 Нижние пластины

30 Подвижное соединение

32, 34 Верхние приводы переднего хода

36, 38 Нижние приводы переднего хода

40 Замковое соединение

42 Первые зацепляющие средства

44 Вторые зацепляющие средства

50 Главная рама

60 Режущий орган

64 Передний край

100 Горный комбайн

110 Механизм стабилизации комбайна

112 Узел анкерного крепления

114 Свернутая в рулон сетка

116 Корпус в виде планки

118 Четыре выемки

120 Сверлильная бабка.

Изобретение относится к устройству для активного временного крепления кровли, прикрепляемому к горному комбайну, к горному комбайну и соответствующему способу. Представлено устройство для активного временного крепления кровли, предназначенное для прикрепления к горному комбайну и содержащее по меньшей мере один набор опорных элементов, при этом каждый набор содержит по меньшей мере первый опорный элемент и второй опорный элемент, предназначенные для поддержки кровли подземного тоннеля, приводной блок для приведения в действие набора опорных элементов с обеспечением последовательного перемещения первого и второго опорных элементов для поочередного взаимодействия с кровлей, с обеспечением поддержки кровли по меньшей мере одним опорным элементом в ходе работ по выемке породы, выполняемых горным комбайном. Технический результат заключается в повышении безопасности проведения работ за счет создании горного комбайна и соответствующего способа, обеспечивающего постоянную опору для кровли, в том числе при неблагоприятных условиях ведения горных работ. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство (1) для активного временного крепления кровли, предназначенное для прикрепления к горному комбайну (100) и содержащее:

по меньшей мере один набор (2, 4) опорных элементов (6, 8, 10, 12), при этом каждый набор (2, 4) содержит по меньшей мере первый опорный элемент (6, 10) и второй опорный элемент (8, 12), предназначенные для поддержки кровли подземного тоннеля, и

приводной блок (20) для приведения в действие набора (2, 4) опорных элементов (6, 8, 10, 12) с обеспечением последовательного перемещения первого и второго опорных элементов (6, 8, 10, 12) для поочередного взаимодействия с кровлей, с обеспечением поддержки кровли по меньшей мере одним опорным элементом в ходе работ по выемке породы, выполняемых горным комбайном (100).

2. Устройство по п. 1, содержащее второй набор (4) опорных элементов (10, 12), причем наборы (4, 6) опорных элементов (6, 8, 10, 12) расположены смежно друг с другом и обращены в направлении рабочего хода комбайна (направление проходки).

3. Устройство по п. 2, в котором приводной блок (20) выполнен с обеспечением перемещения первого и второго опорных элементов (6, 8) первого набора (2) опорных элементов противоположно относительно первого и второго опорных элементов (10, 12) второго набора (4) опорных элементов.

4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором первый и второй опорные элементы (6, 8, 10, 12) соединены друг с другом.

5. Устройство по п. 4, в котором первый опорный элемент (6, 10) содержит первый зацепляющий участок (42), а второй опорный элемент (8, 12) содержит второй зацепляющий участок (44), соответствующий первому участку (42) и взаимодействующий с ним.

6. Устройство по п. 5, в котором первый и второй зацепляющие участки (42, 44) обеспечивают возможность перемещения первого и второго опорных элементов (6, 8, 10, 12) в направлении рабочего хода комбайна.

7. Устройство по п. 4 или 5, в котором первый и второй зацепляющие участки (42, 44) обеспечивают возможность поворота первого и второго опорных элементов (6, 8, 10, 12) относительно друг друга в заданном угловом диапазоне (α).

8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором приводной блок (20) содержит первый и второй приводы (22, 24) вертикального хода, предназначенные для перемещения первого и второго опорных элементов (6, 8, 10, 12) относительно кровли.

9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором приводной блок (20) содержит первый и второй приводы (32, 34) переднего хода, предназначенные для перемещения первого и второго опорных элементов (6, 8, 10, 12) относительно направления проходки.

10. Горный комбайн (100), в частности проходческий комбайн непрерывного действия, содержащий:

главную раму (50),

режущий орган (60) и

устройство (1) для активного временного крепления кровли по любому из пп. 1-9, которое прикреплено к указанной раме (50) и расположено в направлении проходки сразу за режущим органом (60).

11. Горный комбайн (100) по п. 10, содержащий механизм (110) стабилизации комбайна, имеющий опорный элемент, расположенный за устройством (1) для активного временного крепления кровли для стабилизации горного комбайна (100) в ходе работ по выемке породы.

12. Способ временного крепления кровли подземного тоннеля при помощи устройства по любому из пп. 1-9 в процессе вырубания тоннеля, включающий этапы, выполняемые в следующем порядке:

a) введение первого опорного элемента (6, 10) во взаимодействие с первой зоной кровли;

b) введение второго опорного элемента (8, 12) во взаимодействие со второй зоной кровли;

c) выведение первого опорного элемента (6, 10) из взаимодействия с первой зоной;

d) введение первого опорного элемента (6, 10) во взаимодействие с третьей зоной кровли; и

e) выведение второго опорного элемента (8, 12) из взаимодействия со второй зоной.

13. Способ по п. 12, в котором первая, вторая и третья зоны расположены рядом друг с другом и смещены в направлении проходки.

14. Способ по п. 12 или 13, в котором первая, вторая и третья зоны расположены сразу за режущим органом (60) горного комбайна (100).

15. Способ по любому из пп. 12-14, включающий следующие этапы, выполняемые после выведения первого опорного элемента (6, 10) из взаимодействия с кровлей:

- продвижение вперед первого опорного элемента (6, 10) в направлении проходки на первое расстояние, которое меньше удвоенной длины второго опорного элемента (8, 12) в направлении проходки.

16. Способ по любому из пп. 12-14, включающий следующие этапы, выполняемые после выведения первого опорного элемента (6, 10) из взаимодействия с кровлей:

- продвижение вперед первого опорного элемента (6, 10) в направлении проходки на первое расстояние, которое меньше длины второго опорного элемента (8, 12) в направлении проходки.

17. Способ по любому из пп. 12-16, в котором управляют по меньшей мере одним опорным элементом (6, 8, 10, 12) с обеспечением его продвижения по существу одновременно с режущим органом (60).

18. Способ по любому из пп. 12-17, в котором этапы выполняют одновременно с вырубанием тоннеля.