СЕКЦИЯ КРЕПИ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ МОЩНОГО ПЛАСТА С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ВЫПУСКОМ УГЛЯ

Техническое решение относится к горному делу, в частности, к креплению очистного забоя и касается конструкции механизированных крепей, предназначенных для поддержания рабочего пространства в очистных забоях при разработке мощных пластов с принудительным выпуском угля из подкровельной или межслоевой толщи.
Известна конструкция крепи очистного забоя мощного угольного пласта содержащая основание, шарнирно связанное с ограждением с одной его стороны и гидравлическими стойками с верхняком, перекрытие, шарнирно связанное с верхняком и ограждением с другой его стороны, и секцию завального конвейера. В ограждении выполнен проем для выпуска разрушенного угля из подкровельной (межслоевой) толщи на завальный конвейер, закрываемый со стороны рабочего пространства заслоном (Сагинов А.С. Двухзабойная выемка угля на мощных пологих пластах / А.С. Сагинов, С.С. Жетесов - Алма-Ата: Наука, 1982, с. 75, рис. 27). Недостатками такой конструкции крепи являются: необходимость завального конвейера в рабочем пространстве крепи, крутой угол установки ограждения с проемом, обусловливающий поступление разрушенного угля из подкровельной (межслоевой) толщи только за счет тангенциальной составляющей сил гравитации или горного давления, отсутствие средств воздействия для восстановления работоспособности при забучивании проема крупногабаритным куском угля.
Известна конструкция секции механизированной крепи, принятая в качестве прототипа, содержащая основание, шарнирно связанное с ним в виде четырехзвенника Чебышева ограждение, перекрытие, шарнирно связанное с ограждением и две гидравлические стойки, связывающие перекрытие с основанием. Во внутреннем пространстве секции установлен погрузочный желоб с днищем, связанный с проемом, выполненным в ограждении, и заслон, выполненный из телескопически установленных плит, шарнирно связанный с ограждением и снабженный гидроприводом поворота вокруг горизонтальной оси. Для организации погрузки угля, поступающего из межслоевой толщи через проем в ограждении, на забойный скребковый конвейер погрузочный желоб снабжен питателем, выполненным в виде жесткой плиты (Секция механизированной крепи очистного забоя мощного пласта с принудительным выпуском угля / Пат. 2513952 Российской Федерации; заявка № 2012157489 от 26.12.2012; опубл. 20.04.2014, бюл. № 11).
К недостатку данной конструкции следует отнести ее пассивность по отношению к подкровельной или межслоевой толще угольного пласта, так как при забучивании проема крупнокусковым углем приходится разрушать негабарит, используя перфоратор, установленный в заслоне. Разбучивание выпускного проема требует затрат времени, что снижает производительность очистного забоя.
Этот недостаток снижает эффективность использования механизированной крепи при разработке мощных угольных пластов и область применения, ограничивая ее относительно слабыми, легко разрушающимися углями.
Целью технического решения является повышение эффективности использования механизированной крепи при разработке мощных угольных пластов с управляемым выпуском подкровельной или межслоевой толщи путем оснащения крепи органом активного воздействия на поддерживаемый массив.
Поставленная цель достигается тем, что в секции механизированной крепи очистного забоя мощного пласта с принудительным выпуском угля, содержащей перекрытие, шарнирно связанное с ограждением с одной его стороны, основание, шарнирно связанное с ограждением с другой его стороны, гидростойки, связанные с основанием и перекрытием, гидродомкраты передвижки, установленные на основании, проем выполненный в ограждении, заслон, шарнирно связанный с ограждением, снабженный гидродомкратами управления заслоном и перфоратором дробления негабаритов, желоб с бортами, установленный в проеме ограждения, и снабженный плунжерным питателем, в соответствии с техническим решением на перекрытии сверху закреплен скалыватель, выполненный в виде клина, своим скалывающим ребром ориентированный поперек преимущественного направления естественных трещин в угольном массиве подкровельной или межслоевой толщи.
Конструкция секции механизированной крепи поясняется схемами. На фиг. 1 показана компоновка секции (вид сбоку); на фиг. 2 - скалыватель; на фиг. 3 - работа крепи по выпуску угля подкровельной толщи.
Секция механизированной крепи очистного забоя мощного пласта с принудительным выпуском угля содержит основание 1, шарнирно связанное с ограждением 2 с одной его стороны, которое, в свою очередь, с другой стороны шарнирно связано с перекрытием 3. Основание 1 и перекрытие 3 связаны между собой гидравлическими стойками 4. В ограждении 2 выполнен сквозной проем 5 прямоугольной формы, сужающийся в направлении от закрепного к рабочему пространству, т.е. входное сечение проема имеет большую площадь, чем выходное, что при работе крепи должно обеспечить поступление в проем большего количества разрушенного угля из закрепного пространства.
Со стороны рабочего пространства крепи ограждение 2 в створе с проемом 5 связано с вертикальными бортами 6, установленными параллельно друг другу и образующими желоб, днище которого выполнено из трех металлических листов 7, 8 и 9 установленных внахлест друг с другом, начиная от ограждения. Листы 7 и 8 со стороны очистного забоя снабжены толстостенным скребком 10 и 11, соответственно, приваренным примерно перпендикулярно накрываемому листу. Лист 8 снизу гидравлическими домкратами 12 связан с бортами 6 желоба. Лист 9 также связан с бортами 6 желоба при помощи гидравлического домкрата 13, обеспечивающего возможность его перемещения в направлении очистного забоя.
К верхнему краю ограждения 2 со стороны рабочего пространства шарнирно, с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 14, прикреплен заслон 15, управляемый гидравлическими домкратами 16. В пространстве между домкратами 16 в заслоне 15 выполнено отверстие, в котором установлен перфоратор 17, ориентированный разрушающим органом в сторону проема 5 (примерно в середину).
Сверху на перекрытии 3 закреплен скалыватель 18, выполненный в виде клина, своим скалывающим ребром ориентированный поперек преимущественного направления естественных трещин в угольном массиве подкровельной или межслоевой толщи.
Перед монтажом секций крепи в монтажной камере определяют преимущественное направление естественных трещин в угольном массиве в подкровельной толще. В соответствии с предполагаемым направлением движения секции крепи во время выемки угля в очистном забое, в механическом цехе угледобывающего предприятия к перекрытию каждой секции крепи сверху приваривают скалыватель 18, ориентируя его поперек преимущественного направления естественных трещин.
В очистном забое секции крепи связаны между собой гидравлическими домкратами передвижки (не показаны), установленными на основании и обеспечивающими поочередную передвижку секций на забой.
Секция крепи работает следующим образом. В режиме поддержания рабочего пространства очистного забоя секция крепи находится в распертом состоянии между почвой пласта и его подкровельной толщей. При этом за счет усилия распора, развиваемого гидравлическими стойками, перекрытие секции прижато к поддерживаемому массиву, а ее скалыватель внедрен в массив подкровельной толщи на всю высоту, образуя в нем искусственную борозду. Тем самым скалыватель ослабляет массив подкровельной толщи, инициируя образование в ней искусственной трещины.
Для передвижки секции крепи снимают распорное усилие с гидравлических стоек - перекрытие опускается и теряет контакт с поддерживаемым массивом, а скалыватель, следуя за перекрытием, выходит из созданной борозды в массиве. После перемещения секции крепи на шаг передвижки ее опять распирают между почвой и массивом поддерживаемой толщи, т.е. опять внедряют скалыватель в массив, создавая следующую искусственную борозду, тем самым ослабляют массив подкровельной толщи, провоцируя его к обрушению сразу за крепью.
После отхода секции крепи на один-два шага передвижки подработанная подкровельная толща консолью нависнет над выработанным пространством. Далее под действием горного давления она будет порционно обламываться непосредственно над выпускным окном секции крепи. Поскольку выпускное окно имеет большие геометрические размеры, чем шаг передвижки секции крепи, то обрушенный уголь, даже если это один кусок, будет по габаритам меньше проходного сечения выпускного окна, но за счет наличия естественных трещин кусок разделится на три-четыре при ударе о днище желоба после падения. Поэтому он без задержки поступит на забойный конвейер для транспортировки вдоль очистного забоя.
При выявлении, что преимущественное направление естественных трещин в массиве подкровельной или межслоевой толщи параллельно линии очистного забоя, скалыватель закрепляют на перекрытии, ориентируя его скалывающее ребро перпендикулярно линии забоя. В случае если преимущественное направление естественных трещин диагонально направлению линии очистного забоя, скалыватель закрепляют также диагонально, но все равно перпендикулярно преимущественному направлению естественных трещин.
Таким образом, за счет ослабления массива подкровельной толщи, осуществляемого при каждой передвижке секции крепи, достигается принудительное разрушение угольного массива заданными порциями, снижающими вероятность забучивания выпускного окна секции, тем самым обеспечивая большую эффективность использования секций крепи при разработке мощного пласта с принудительным выпуском угля.