Шахтная стойка Советский патент 1993 года по МПК E21D15/44 

Изобретение относится к горному делу, а именно к конструкциям пневматических стоек, применяемых для крепления очистных выработок, охраны подготовительных выработок.

Известна пневмостойка, включающая корпус с нижней и верхней опорами, между которыми размещен тороидальный пневмо- баллон (1).

Недостатками этой стойки являются; низкий начальный и рабочий распор из-за отсутствия распора по внутреннему сечению пустотелого тора; жесткий контакт с кровлей обуславливает высокие напряжения изгиба на корпус, малый контакт из-за неровностей кровли и высокие разрушающие контактные напряжения; низка скорость нагружения и загрузки из-за большого объема воздуха.

Наиболее близким по технической сущности является пневмостойка, включающая жесткий телескопический корпус, внутри которого размещен несущий секционный тороидальный пневмобаллон, во внутренней полости которого установлен центральный пневмобаллон (2).

Недостатки такой пневмостойки состоят в следующем: - мал начальный и рабочий распор из-за малых давлений в магистрали шахтных пневмосетей, низка скорость загрузки, разгрузки, стойка не рассчитана на высокие нагрузки в связи с тем, что эластичный материал обечаек на контакте с кровлей не обладает высокими прочностными характеристиками и большими деформациями газа в обечайках для выбора несущей способности. Быстрый износ материала тороидальной обечайки из-за трения стенки корпуса на стыках.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности эксплуатации стойки.

Указанная цель достигается тем, что обращенные друг к другу торцы цилиндрических обечаек выполнены, с уступами, направленными друг к другу, крышки опор

СП

с

VI

00

3

ел

выполнены в виде мембраны, а внутренняя поверхность корпуса снабжены цилиндрической эластичной трубой из антифрикцион- ного материала, установленной с возможностью взаимодействия с внешней поверхностью тороидального пневмобалло- на, заполненного газом, а эластичная обечайка жидкостью.

Размещение тороидальной обечайки в полой цилиндрической обечайке из антифрикционного материала обеспечивает при уменьшении высоты стойки под нагрузкой проскальзывание цилиндрической обечайки из нафтлена в окрестности стыка по стенкам цилиндрических жестких обечаек с малым трением. При этом формируются круговые складки стенок цилиндрической полой обечайки, а в с ней и наружной стенки тороидальной обечайки без относительного проскальзывания. Это исключает возможность порыва тороидальной обечайки, и следовательно, повышает надежность эксплуатации. Образование посадочной полости уступами, направленными навстречу друг другу позволяет при подаче в нее жидкости быстро сократить стойку по высоте и, следовательно, быстро ее извлечь до обрушения кровли, что повышает процент извлечения стоек и способствует повышению надежности их эксплуа1ации. Наличие мембраны на торцах стойки по контакту с кровлей и почвой позволяет создать более высокое избыточное давление при неразрушающих контактных напряжениях у кровли и почвы за счет увеличения эффективной пло щади контакта.

Содержание газа в центральной обечайке с одной стороны делает стойку нечувствительной к динамическим проявлениям горного давления в виде распространения упругой волны, с другой увеличивает скорость установки стойки до контакта с кровлей, вследствие того, что газ в центральной обечайке присутствует всегда. Для этого достаточную посадочную полость соединить со сливной магистралью. Газ в центральной обечайке быстро увеличит стойку по высоте до контакта с кровлей. Кроме того, газ в центральной обечайке необходим для увеличения скорости опорожнения жидкости в периферийной торовой обечайке при разгрузке стойки.

Предлагаемая стойка обеспечивает возможность создания более высокой несущей способности благодаря наличию мембраны на контакте, что снижает контактные напряжения с боковыми породами (что снижает вероятность разрушения породы и ее обрушения) за счет увеличения эффективной площади контакта, а также благодаря наличию цилиндрической обечайки из антифрикционного материала, снижает трение скольжения о жесткие и цилиндрические обечайки корпуса стойки в окрестности стыка телескопа.

Таким образом сопоставительный анализ показал, что предлагаемая конструкция стойки соответствует критерию новизна и существенные отличия.

Сущность предложения поясняется чертежами, где фиг. 1 изображено осевое сечение стойки в распоре, на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.

Устройство состоит из телескопическо5 го корпуса в виде полых обечаек 1 и 2 уступной формы на торцах. Смежные уступы на торцах образуют штоковую полость 3, которая сообщается с напорной и сливной маги- стралью. На внешней поверхности

0 торцового уступа обечайки в кольцевых канавках смонтированы уплотнительные кольца 4 и тоже самое сделано на внутренней поверхности торцевого уступа обечайки 2. Обечайки 1 и 2 выполнены из композицион5 ных материалов. Штоковая полость заполнена жидкостью и предназначена для сокращения длины пневмогидравлической стойки. Внутри жесткого корпуса размещена антифрикционная цилиндрическая труба

0 5 из нафтлена. Торцы трубы 5 закреплены на концах обечаек 1 и 2 хомутом 6. Внутри цилиндрической трубы 5 размещены цилиндрический тор 7 из эластичного материала. Во внутренней полости тора 7 помещена

5 цилиндрическая обечайка 8. Цилиндрическая обечайка всегда заполнена газом, а цилиндрический тор 7 периодически для распора заполняется жидкостью и соединен с напорной и сливной магистралью. С

0 торцов обечайки 1 и 2 покрыты эластичными мембранами 9, которые закреплены хомутами 10.

Пневмогидравлическая стойка работает следующим образом.

5в транспортном положении пневмогид- равлическая стойка имеет минимальную высоту. Штоковая полость 3 заполнена жидкостью и имеет наибольший объем. Цилиндрическая оболочка 8 заполнена газом

0 под давлением 3...5 кгс/см и прижимает стенки цилиндрического тора 7 к стенкам обечаек 1, 2 корпуса через стенки цилиндрической трубы 5 из нафтлена. В момент установки пневмогидравлической стойки между

5 почвой и кровлей штоковую полость соединяют со сливной магистралью. Газ, содержащийся в цилиндрической обечайке 8, стараясь увеличить свой объем, воздействует на мембралы 9. Верхняя мембрана 9, присоединенная к обечайке 2 хомутом 10

движется к кровле пласта, увлекая за собой обечайку 2. Обечайка 2 скользит по корпусу обечайки 1. Объем штоковой полости при этом увеличивается, т.к. сокращается расстояние между уступами на торцах обечаек 1 и 2. Жидкость из штоковой полости выдавливается в сливную магистраль. Проникновению жидкости через зазор между стенками обечаек 1 и 2 препятствуют кольца 4. При раздвижке стойки под давлением газа в обечайке 2, которая полностью занимает весь объем внутри корпуса, цилиндрическая труба 5 из нафтлена проскальзывает по поверхности корпуса в окрестности стыка телескопических обечаек 1 вследствие того, что расстояние между ее концами увеличивается и они закреплены у торцов обечаек 1 хомутами 6. Увеличение стойки под действием газа в обечайке 8 прекращается при встрече верхнего торца стойки с кровлей. Одновременно цилиндрический тор 7 подключается к напорной магистрали и заполняется жидкостью до рабочего давления. При этом газ в цилиндрической обечайке 8 снижается. Стойка осуществляет реакцию отпора междупочвой и кровлей. При динамических проявлениях горного давления в виде волновых колебаний упругой волны высота стойки меняется, изменяется объем газа в центральной обечайке 8, в жидкости возбуждаются

волны давления, предохранительный клапан не успевает срабатывать, но благодаря наличию некоторого объема газа в обечайке 8 эти колебания гасятся (газ-среда сжимается) и в корпусе возникающие напряжения не достигают предельных значений.

При статическом смещении кровли высота стойки уменьшается. При этом и уменьшается и объем газа в обечайке 8. Излишки

жидкости через предохранительный клапан стравливаются в магистраль при избыточных давлениях свыше допустимых. После выполнения функции поддержания стойку извлекают. Этому предшествует следующие

операции. Цилиндрический тор 7 соединяют со сливной магистралью, а штоковая полость 3 соединяется с напорной магистралью. Жидкость из тора полностью выдавливается газом в центральной обечайке 8. Под действием давления жидкости в штоковой полости 3 стойка сокращается по высоте и теряет контакт с кровлей, после чего она извлекается. Напорная сливная магистрали отключаются, стойка переносится

на новое место и далее цикл повторяется.

Положительный эффект от применения предлагаемого решения может быть получен за счет снижения трудоемкости на ус- тановку, транспорт, демонтаж, за счет многократного использования.

Использование: для поддержания кровли в горных выработках. Сущность изобретения: стойка включает верхнюю и нижнюю опоры, образующие телескопически раз- движный полый корпус, внутри которого закреплена эластичная труба и установлен тороидальный баллон 7, связанный с напор- но-сливной магистралью, внутри которого расположена цилиндрическая оболочка 8 заполнения газом. Раздвижность стойки осуществляется подачей жидкости в тороидальную оболочку. 2 ил.

Формула изобретения Шахтная стойка, включающая полые верхнюю и нижнюю опоры с крышками, цилиндрические элементы которых направлены навстречу друг другу с образованием раздвижного корпуса, внутри которого размещен тороидальный эластичный баллон, в осевом отверстии которого размещена эластичная оболочка, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности рабо

ты, обращенные друг к другу торцы цилиндрических оболочек выполнены с уступами, направленными друг к другу, крышки опор выполнены в виде мембран, а внутренняя поверхность корпуса снабжена цилиндрической эластичной трубой из антифрикцион- ного материала, установленной с возможностью взаимодействия с внешней поверхностью тороидального эластичного баллона.