Приспособление для предохранения работающих в забое людей от завала породой Советский патент 1940 года по МПК E21D19/02 

Предлагаемое приспособление относится к области разработки мощных крутопадающих пластовых залежей, в частности для мощных каменноугольных пластов, при разработке их горизонтальными или поперечно наклонными слоями с обрушением. Приспособление имеет целью создать безопасность работ, почти полное устранение потерь полезного ископаемого в целиках и отсюда гарантию против самовозгорания угля, а также высокую экономичность за счет устранения рабочих процессов, связанных с креплением и закладкой, и исключения расхода самого закладочного и крепежного материала.

Согласно изобретению, такое приспособление состоит из металлического мата, составленного ,из шарнирно соединенных между собою звеньев и предназначенного для опускания на почву слоя вслед за выемкой угля.

На чертеже фиг. 1 показывает поперечный разрез забоя с применением такого металлического мата; фиг. 2 - то же в плане; фиг. of-вид отдельных полосовых секций металлического мата, шарнирно соединенных между собою, причем фиг. За показывает план, 36 - вид спереди и Зв - разрез по линии АА фиг. За; фиг. 4 и 5 -другую форму выполнения гибкого соединения полосовых секций мата между собою; фиг. 6, 7, и 8 - вид сбоку, в плане и спереди металлической клети, применяемой при работе с металлическим матом.

Применение металлического мата позволяет разрабатывать пласты мощностью от 5 до 20 м и более с углом падения от 60 до 90° горизонтальными слоями сверху вниз с последующим обрушением и перепуском вышележащих пород. При этом каждый слой вырабатывается, как отдельный пласт длинным столбом по простиранию (фиг. 2).

В качестве полотна, изолирующего угольный массив от перепускаемых пород, служит эластичный по простиранию железобалочный мат М, накрытый досчатым настилом и двумя слоями деревянных жердей (фиг. 1). Одновременно этот же мат служит перекрытием (креплением) в рабочем пространстве очистного забоя.

Расположение линии очистного забоя, вкрест простирания пласта, дает возможность свести к минимуму площадь обнажения мата за счет непрерывного его опускания на угольную почву вынимаемого слоя.

Таким образом, эластичный мат М, огибая уступ очистного забоя, определяет конфигурацию рабочего пространства в виде трехгранной прямоугольной призмы. Прямой угол призмы составляется плоскостью очистного забоя и почвой слоя (фиг. 1).

Для сохранения рабочего пространства, по мере подвигания очистного забоя по простиранию, в него как бы вписываются передвижные железные клети К, которые должны гарантировать от провисания и, следовательно, от возникновения больших растягивающих и изгибающих усилий на отдельных звеньях железобалочного мата М.

Конструкция железобалочного мата /И должна гарантировать минимум расхода железа на один квадратный метр площади мата, минимальный вес отдельной разъемной детали, простоту конструкции для облегчения монтажа в обстановке вынимаемого первого слоя и для гарантии извлечения всех железных частей после обработки пласта, достаточную гибкость мата по простиранию и эластичность в поперечном направлении и достаточную прочность отдельных жестких элементов (звеньев) и их шарнирных и секционных соединений.

Минимальный расход железа достигается тем, что при данной системе разработки соверщенно исключается допущение значительных обнажений мата и, следовательно, возможность образования больщих пролетов, вызывающих огромные напряжения, в расчете на которые металлические части прищлось бы брать больщих размеров.

Остальные предъявляемые к мату требования, в том числе эластичность, достигаются составлением его из отдельных щарнирно соединяющихся звеньев.

Каждое звено (фиг. 3) делается из отрезков двутаврового железа длиной 1,4 ,н, так чтобы расстояние между центрами щарнирных соединений составляло 1,2 М. Расстояние это является минимальным для успещного ведения горных работ и максималь ным для избежания больщих напряжений в самих звеньях и, главным образом, в их щарнирных соединениях.

Сквозь вертикальные стенки двутавровых отрезков / (фиг. 3) пропускаются болты 2 из круглого железа, которые соединяют отдельные звенья в полосовые секции и в то же время являются осями щарнирного вращения при изгибе мата по простиранию.

Двутавровые балки располагаются так, чтобы между ними, при монтаже, могли оставаться на месте стояки деревянного крепления.

Эластичность железобалочного мата в направлении вкрест простирания пласта достигается, главным образом, за счет того, что отверстия в стенках двутавров / делаются несколько больще диаметра .болта 2, т. е, за счет зазоров и слабины болтовой затяжки. Кроме того, некоторая эластичность присуща круглому железу болтов за счет упругой деформации.

Эластичность за счет зазоров и слабины достигается, главным образом, в болтах 2, соединяющих отдельные секции, поэтому гибкость в поперечном направлении возрастает с уменьщением ширины полос, которые, в свою очередь, определяются длиной щарнирных болтов.

Полосовые секции мата соединяются более короткими болтами 3 того же диаметра, пропускаемыми сквозь вертикальные стенки крайних двутавровых звеньев смежных полос.

На звено ставится по одному такому болту 3.

Для достижения наибольщей эластичности в поперечном направлении может служить второй вариант конструкции для соединения полосовых секций (фиг. 4 и 5).

В этом варианте крайние звенья секционных полос соединяются щарнирно при помощи двух петель 4, 5, изготовленных из круглого железа.

Заделка и приварка петель 4, 5 к двутаврам li производится на поверхности. В результате два крайних звена смежных полос становятся неразрывными и совместно поступают в монтаж.

Для того, чтобы двутавровые звенья мата не сближались и сохраняли между полками необходимый постоянный просвет, на все болты 2 во время сборки мата после каждого звена надеваются распорные железные трубки 6 (фиг. 8в).

Каждая клеть ff по мере передвижения вслед за очистным забоем, высвобождаясь из-под железобалочного мата и передвигаясь в положение Л, фактически опускает мат на почву вынимаемого слоя (фиг. 1).

Передвижение клети К облегчается за счет наклона верхних балок боковых рам в сторону завала под углом 42°. В данном случае используется горизонтальная составляющая давления пород. Кривизна изгиба мата определяется углом наклона верхней плоскости клети к горизонту.

Передвижение клетей чередуется с перестановкой легких металлических стоек С (фиг. 1 и 2).

Клеть расклинивается под мат с помощью железных клиньев Т и перемещается лишь после того, как мат М подхвачен на расстоянии 1,2 м от клети Л переносными стойками С. Шаг передвижения клети и переносных стоек равен принятой длине одного жесткого элемента мата (1,2 м). Для достижения независимости от состояния угольной почвы слоя, от ее прочности и неровностей, т. е. для обеспечения хороп1ей подвижности, клети монтируются на лыжах 7 (фиг. 6-8), представляющих 2-метровые отрезки швеллерного железа.

Сама конструкция клети выполнена из швеллерного железа и сделана разъемной на болтах. Этим достигается возможность производить монтаж и демонтаж клети в тесной обстановке из отдельных деталей небольшого веса.

Длина клети по простиранию пласта, исходя из принятой высоты слоя в 2 м, конструктивно определяется в 1,8 Л1. Ширина клети вдоль забоя.

по соображениям максимального облегчения при передвижке, может быть принята равной также 1,8 м.

Высота от основания лыжи 7 до верхней грани заклинивающейся швеллерной балки 2, по соображениям прочности, а также для обеспечения проходимости клети под матом М, при условии применения горизонтального вруба, берется равной 1,35 м.

Передвижение клетей производится при помощи каната, приводимого от скреперной лебедки, служащей одновременно для доставки угля из слоевого забоя на скребковый транспортер.

Клети К должны передвигаться по одной линии, начиная от лежачего бока, с тем, чтобы воспрепятствовать сползанию мата М на лежачий бок, при углах падения пласта 60-70°.

Для предупреждения возможности провисания мата впереди клети, за счет разрушения угольного забоя, общая высота клети делается несколько меньше высоты стойки и меньше высоты вынимаемого слоя. При этом облегчается выемка угля за счет его отжима давлением сверху, и кроме того, создается начало сводчатого перегиба мата впереди клети. В результате этого, при максимальном отставании передней балки S клети от груди забоя на 2,4 м, провисание железного мата до положения, обусловливающего непроходимость клети вперед, исключается.

Подготовительные выработки в слое желательно крепить разборными металлическими рамами (подхватами). Это диктуется тем, что при быстром подвигании очистного забоя требуется быстрое раскрепление штреков на линии расположения клети. Люди, разбирающие крепление штреков, должны как бы отступать на 1,2 м перед наступающей клетью.

Изменения мощности пласта вы ясняются во время подготовки нижеследующего слоя штреками, проходимыми по висячему и лежачему боку, путем непосредственного измерения нормального между ними расстояния.

Изменения мощности пласта в пределах от 2-3 м могут компенсироваться увеличением или уменьшением ширины обоих штреков за счет их частичного выхода из-под мата в стороны боковых пород.

Часть штреков, выходяш.ая из-под мата, должна перекрываться досками в качестве предварительного настила.

Ширина мата делается по максимальной мошности пласта. Изменение угла падения пласта выясняется во время подготовки участка при проходке печей через 30 .« по простиранию по почве пласта. Одновременно из этих печей рекомендуется проходка разведывательных ортов на висячий бок.

Предлагаемая система предусматривает отработку пластов с изменяюш,имся углом падения в пределах от 70 до 90°. Всякий раз, как только предстоит отработать следующий слой, заключающий в себе перелом в угле падения пласта, должны быть изготов.яены и пущены в этом слое клети неодинаковой высоты. Такие клетй заставляют мат опускаться в новую плоскость, не параллельную плоскости вышележащего слоя, но перпендикулярную к боковым породам уже в новом слое после перелома угла падения пласта (колебания угла падения в 3-5° не вызывают надобности в применении клетей, приводящих плоскость мата в перпендикулярное к боковым породам положение).

Подготовительные и очистные работы при применении предлагаемых железобалочных (металлических) матов развиваются следующим образом.

Участок пласта мошностью порядка 12 м, с углом падения не менее 60°, оконтуривается основным и двумя вентиляционными штреками, пройденными на границе годного угля. При этом углеспускные печи проходятся по лежачему боку через 30 м по простиранию.

Кроме углеспуска, печи эти служат для сообщения людей и вентиляции, поэтому проходятся на два отделения.

Длина участка по простиранию при данной системе должна быть ограничена лишь нарушениями пласта,

т. е. может достигать, например, 100-200 Л1 и более.

Кроме печей по лежачему боку, на обеих границах участка должны быть пройдены такие же печи по висячему боку; проходка этих печей необходима для вентиляции и ускорения проходки слоевых штреков.

В качестве главной вентиляционной выработки должна служить печь, пройденная в соседнем целике на некотором расстоянии от границы участка по простиранию. Печь эта проходится по лежачему боку с основного штрека до дневной поверхности, где оборудуется вентиляционной установкой.

При применении мата совершенно отпадает необходимость доставки закладки и крепежного леса, что позволяет проходить вентиляционные сбойки через три-четыре слоя, т. е. через м по восстанию.

Кроме печей, на границе годного угля проходятся два штрека - один по лежачему и другой по висячему боку. Такие штреки должны проходиться в каждом слое и поэтому называются слоевыми штреками. Слоевые штреки служат для проветривания очистного забоя и в то же время представляют собой два необходимых запасных выхода. Фронт очистного забоя в слое располагается вкрест простирания пласта и движется в направлении к главной вентиляционной печи.

Для изоляции от негодного вышележащего угля первый слой, на почве которого производится сборка мата, должен быть отработан с закладкой. Закладка слоя должна производиться поперечными полосами, как выемка угля.

Сборка мата должна производиться по мере выемки угля. Вслед за укладкой деревянного настила производится боковая отшивка от груди забоя п закладка выработанного пространства породой.

Закладочный материал подается с поверхности по печи на слоевой штрек, пройденный до висячему боку. Здесь должен быть установлен ленточный транспортер, питающий, например, метательную закладочную

машину, устанавливаемую у висячего бока против закладываемой полосы.

Вслед за выемкой и закладкой первого слоя производится нарезка слоевых штреков непосредственно под матом.

Одновременно, по мере нарезки первых слоевых штреков под матом, производится сборка клетей в расширенном орте на границе участка. К моменту окончания подготовки первого слоя мат обрушается на клети, и лишь после этого можно приступать к очистным работам с передвижением клетей под эластичным матом.

Требуемая значительная производительность при малой длине фронта очистного забоя может быть достигнута путем механизации навалочных работ, как наиболее трудоемких. Наличие поперечного наклона лавы в 15-25° определяет наиболее благоприятные условия для применения скреперной доставки. Скреперная доставка совершенно исключает руч ную навалку угля на конвейер.

Имея в виду, что для наиболее успешного передвижения клетей требуется ровная почва, и учитывая несовместимость каких-либо рабочих операций в забое во время скреперования, применение отбойных молотков при этом исключается. Последние два положения определяют необходимость применения горизонтального вруба в комбинации с взрывными работами.

В качестве механизации для прохождения слоевых штреков целесообразно применение предварительного вертикального вруба. Вруб этот может производиться врубовой машиной из слоевых штреков вышележащего слоя. Машина, поставленная на ребро, движется вдоль слоевого штрека и делает вруб для нижнего слоя при баре, опушенном вертикально вниз.

Проходка слоевых штреков при наличии предварительного вруба и применении взрывчатых веществ не отстает от движения очистного забоя. Наличие же над штреками готового перекрытия в виде железного мата создает известные удобства и ускоряет работу.

Доставка угля из района подготовительных работ осушествляется также скребковыми конвейерами с передачей угля из верхнего штрека на нижний при помощи скрепера.

Предмет изобретения.

Приспособление для предохранения работающих в забое людей от завала породой при разработке мощных пластов горизонтальными илк поперечно наклонными слоями с обрущением, отличающееся применением металлического мата, составленного из шарнирно соединенных между собой звеньев и предназначенного для опускания на почву слоя вслед за выемкой тля.

iMiy.yj iisg i;aMaWjii Mj,;.. . . фиГ.Г . -

Af S wr-:ai d

S фиг.З IISIZI

- -.-..--..- - ..J-i--Ti.i 5

:з

-;:-;-.; ,

/I