Устройство для автоматического перекрытия горных выработок Советский патент 1987 года по МПК E21F17/12 E21F16/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых подземным способом, находящихся в сложных гидрогеологических условиях.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства в сложных гидрогеологических условиях.

На фиг. 1 изображена схема перекрытия для горных выработок, где дверь зафиксирована в горизонтальном положении на почве выработки, разрез; на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1 (замковое устройство); на фиг. 4 и 5 - расчетные схемы, поясняющие формулу для определения сил, при которых происходит автоматический подъем двери.

Устройство для перекрытия горных выработок состоит из горизонтально расположен-, noii двери 1, металлической рамы 2 с проемом, заделанной в бетонный венец 3. Бетонный венец сооружен по контуру горной выработки 4. Дверь соединена с металлической рамой шарнирами 5. На нижней стороне двери 1 смонтированы оболочки 6 со сжатым воздухом, расположенные в нише 7, штуцера 8 оболочек 6 соединены с магистральным трубопроводом 9. Для подачи и выпуска воздуха из баллонов установлены вентили 10. Для контроля давления внутри баллонов магистраль трубопровода снабжена манометром 11.

Горизонтальная дверь 1 по краям снабжена приливами 12 для крепления тросов 13. Тросы через блочки 14 присоединены к противовесам 15. Противовесы опускаются в емкость 16 с жидкостью. Кроме того, дверь по обеим сторонам снабжена роликами 17, которые перемеш,аются по на- правляюш,им 18. Металлическая рама 2 снабжена уплотнительным кольцом 19 из пористой резины по периметру проема, кроме того, в верхней части она снабжена замковым устройством 20, в котором находится пиропатрон 21 или стержень с гайкой, которая имеет уплотнительное кольцо, кроме этого, рама в нижней части имеет отверстие с резьбой, в котором монтируются датчики уровня 22 и давления 23. За бетонным венцом 3 смонтирован трубопровод 24 и вентиль 25 для слива воды и пульпы из-за перекрытия. На внешней стороне двери 1 расположены рельсы 26 для локомотивной откатки.

Устройство работает следующим образом.

Дверь в открытом положении находится под действием уравновешенной системы сил. Для предотврандення преждевременного :ра- батывания двери перекрытия горных выработок при проезде вагонегок (эффект отскакивания при проезде последней вагонетки), а также при чистке зазоров между дверью и нишей необходимо, чтобы реакция опоры R (фиг. 7) была больше некоторой минимальной величины RHHH. 300 н. Найдем за

висимость, но кгюрой можно определить максимально допустимый вес противовеса F при условии . Согласно схеме сил (фиг. 7) уравнение моментов относительно точки О имеет вид .

Ph + FLsina

,, li,

где F - сила тяжести противовесов, Н; Р - сила тяжести двери, Н; h - длина двери, м; R - сила реакции со стороны опоры на дверь, //; / -- расстояние от оси вращения до точки крепления тросов к двери в стационарном положении, м; а - угол, образованный плоскостью двери 1 в статике и тросом, проходящим через блок.

При попадании воды в выработку на

дверь 1 начинает действовать дополнительная сила - сила всплытия. При этом дверь по мере подъема уровня воды поворачивается вокруг шарнира 5 до тех пор, пока точка крепления канатов К не достигнет критического положения, координаты которого Х}г, Y (фиг. 8).

Между почвой горной выработки 4 и поднимающейся дверью 1 образовывается угол |3. В этом случае система сил, действующих на . изменяется и для того, чтобы из этого критического положения

дверь автоматически закрылась, необходимо соблюдение следующего УСЛОВИЯ:

.шг,

35

или

p- Phcos

Xk

Учитывая, что , получи.м

,

2/-6-mv

где Xk - расстояние от оси вращения до проекции точки крепления троса к двери на оси X, м; у - угол, образованный между плоскостью двери и тросом, ноднимаюпдим ее. Следовательно, величина силы F должна находиться в пределах, определяемых неравенством

PhXk с {P-2R h Wsln- 2lsina

Если это условие соблюдено, тогда под действием сил противовесов 15, вследствие изменившейся системы сил, дверь 1 продолжает вращаться вокруг шарнира 5. При этом ролики 16 на боковых сторонах движутся по направляющим 17, дверь закрывается и замковое устройство 19 на верхней грани запирает ее. По мере закрывания двери I противовесы 15 перемещаются вниз и для амортизации динамических нагрузок опускаются в емкость 16 с жидкостью.

Для того, чтобы выполнялась правая часть неравенства, . елп ина значения реакции опоры R должна .0,,им-|к;рять условию:

/ MHH y rA v:,KO

siksina,

А-2,11

Citn

ь

где

ia Д-- y(JtM-jct.)) X(X« -Х)+УА(У«-y) Угол ос определяется из выражения tiLQC.

StMcC zir

УМ где

±Vl+/g a

После того, как участок аварии локализован, из-за перекрытия через вентиль 25, по трубопроводу 24 выпускается вода и пульпа. Контроль за уровнем воды и пульпы ведется по датчикам уровня 22 и давления 23.

После удаления пульпы и воды из-за перемычки производится либо отстрел замкового устройства 20 с помощью пиропатрона 21, либо отвинчивание гайки и выталкивание стержня замкового устройства. Дверь 1 после зачистки ниши 7 устанавливают в первоначальное положение.

Формула изобретения

I. Устройство для автоматического перекрытия горных выработок, включающее раму с проемом, установленную в горной выработке, дверь для перекрытия проема, шар- .нирно закрепленную на раме, систему блоков с тросом и механизм стабилизации двери в открытом положении, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства в сложных |-идрогеологи- ческих условиях, механизм стабилизации две0

5

0

5

0

ри в открытом положении выполнен в виде оболочек с сжатым воздухом, которые установлены на двери, и противовесов, которые посредством тросо-блочной системы связаны с дверью, при этом дверь закреплена на раме у почвы выработки, а в ночве выработки выполнена ниша для размещения оболочек с сжатым воздухом.

2.Устройство но п. 1, отличающееся тем, что вес противовесов, необходимый для автоматического запирания двери определя- ется из соотношения

Px,h ,(P-2RVi

7-:- Г -: )

IsinyIstna

где F - вес противовесов, /. ;

Р - вес двери, Н;

I - расстояние от оси вращения двери до точки кропления троса к двери, м;

Y - угол между плоскостью двери и тросом;

х - расстояние от оси вращения до проекции точки крепления троса к двери на горизонталь в момент начала запирания двери, м;

R - сила реакции «норы со стороны поч- вы выработки, //;

h - высота двери, м;

а-угол между тросом и плоскостью двери в горизонтальном но.южснии.

3.Устройство по II. 1, отлпча1О11(есся тем, что оно снабжено замком, KOTopuii установлен на раме с возможностью 1(.аимо- действия с дверью.

4.Устройство но 11. 1, отлы нпощееся гсм, что оно снабжено дуговыми направляющими и роликами, при этом дуговые напра15ляю- щие размещены у боков выработки, а po.ni- ки установлены на двери с возможностью взаимодействия с дуговыми направ. щкмцими.

5.Устройство по п. 1. отличающееся тем, что оно снабжено герметизатором, который расположен по контуру проема.

6.Устройство но и. 3, отлича1ОЧ(есс:-1 тем, что на замках устансм лены дистанционно управляемые ниропатроны.

Фиг..2

- V -- vJ- ° . Ci. -. I ft . о

.З

М () х

Фиг А

О X

.5

Изобретение относится к горной промети и позволяет повысить надежность работы устройства в сложны.х гидрогеологических условиях. На установленной в горной выработке (В) раме (Р) 2 с проемом шарнирно закреплена у почвы В дверь (Д) 1 с механизмом ее стабилизации в открытом положении . Он выполнен в виде установленной на Д 1 оболочки 6 со сжатым воздухом и противовесов 15. Они связаны с Д 1 посредством тросо-блочной системы. . Vlac-са Fпротивовесов 15 определяется из соотношенияPx h/ sinJ F(P-2R)(, где Р - масса Д 1; / - расстояние от оси вращения Д 1 до точки крепления троса к Д 1; у- угол между плоскостью Д 1 и тросом; Xk - расстояние от оси врашения до проекции точки крепления троса к Д 1 на горизонталь в момент начала запирания Д 1; / - сила реакции опоры со стороны почвы В; h - высота Д 1; а - угол между тросом и плоскостью Д 1 в горизонтальном положении. Оболочки 6 размещены в нише 7 почвы В. На Р 2 установлен замок с дистанционно управляемым пиропатроном. По контуру проема Р 2 расположен герметизатор 19. У боков В размещены дуговые направляЮ1цие 18 для установленных на Д 1 роликов. При попадании воды в В на Д 1 действует, дополнительная сила всплытия. При этом Д 1 по мере подъема уровня воды поворачивается до тех пор, пока не изменится система сил, действующих на Д 1. Дальц е Д 1 поворачивается под действием противовесов 15. Проем Р 2 закрывается Д 1 и замок запирает ее. После удаления воды из-за перемычки производится отстрел замка пиропа роном и Д 1 устанавливается в первоначальное положение. 5 з.п. ф-лы. 5 ил. & О оэ