СЕКЦИЯ КРЕПИ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ МОЩНОГО КРУТОНАКЛОННОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА
SECTION OF SUPPORT OF MINI FACE OF THICK STEEPLY INCLINED COAL BED

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к конструкции крепи очистного забоя мощного крутонаклонного угольного пласта, разрабатываемого в длинных столбах по простиранию полосами по падению.
Известно щитовое перекрытие для поддержания рабочего пространства очистного забоя мощного крутонаклонного пласта, содержащее основание, установленное параллельно почве пласта, ограждения, ориентированные по нормали к основанию, средства регулирования высоты ограждения по мощности пласта и средства принудительной передвижки по линии падения пласта [1]. Недостатком аналога является повышенная громоздкость перекрытия, монтируемого из крупногабаритных металлических элементов, которые не могут быть демонтированы после выемки полосы. В связи с этим из условия экономической целесообразности использования такого щитового перекрытия выемочная полоса должна обладать большими запасами угля, залегающими в выдержанных горно-геологических условиях. Обычно высота этажа на шахтах, разрабатывающих крутонаклонные пласты, не превышает 100…120 м, это означает, что запасов угля в выемочной полосе недостаточно, чтобы экономически оправдать большой объем монтажных работ и отказ от всего объема демонтажных работ. В результате использование такого щитового перекрытия становится неэффективным.
За прототип крепи принята оградительная щитовая крепь, содержащая основание, установленное на почве пласта и ориентированное по его падению; перекрытие из металлических балок, покрытых сверху деревянным брусчатым настилом и листовым железом, нормально ориентированное к основанию и связанное с ним; гидродомкраты передвижки, вмонтированные в основания [2].
Недостатками прототипа являются:
- повышенная опасность прорыва обрушенных пород в рабочее пространство во время передвижки крепи, связанная с отсутствием боковых ограждений;
- необходимость установки соседних секций в линию для обеспечения транспортировки отбитого угля вдоль очистного забоя;
- отсутствие специального места, где мог бы находиться обслуживающий персонал при ведении очистных работ;
- повышенная трудоемкость демонтажных работ при извлечении крепи для повторного ее использования.
Перечисленные недостатки снижают эффективность и безопасность крепления очистного забоя мощного крутого угольного пласта.
Цель изобретения - повышение эффективности и безопасности крепления очистного забоя мощного крутонаклонного угольного пласта за счет индивидуального агрегатирования секции крепи и повышения ее мобильности.
Поставленная цель достигается тем, что в секции крепи очистного забоя мощного крутонаклонного угольного пласта, содержащей основание, установленное на почве пласта и жестко связанное с нормально ориентированным к нему в сторону кровли пласта ограждением с одним-двумя слоями накатника, и домкраты передвижки, установленные на боковых сторонах основания, домкраты передвижки выполнены двойной раздвижности; ограждение шарнирно с возможностью углового перемещения посредством горизонтальной оси связано с поворотным ограждением; во внутренней полости поворотного ограждения установлен выдвижной козырек с домкратом; к основанию со стороны забоя прикреплен нижний телескопический исполнительный орган с возможностью углового перемещения в вертикальной плоскости; в пространстве между нижним исполнительным органом и ограждением к основанию приварены разновысокие ступени, образующие лестницу, обеспечивающую подъем от забойной стороны в сторону выработанного пространства и от фланговой стороны в противоположную; со стороны рабочего пространства поворотное ограждение с возможностью поворота в вертикальной плоскости связано с верхним телескопическим исполнительным органом; с фланговой стороны ограждение и поворотное ограждение снабжены боковыми щитами; причем ширина боковых щитов составляет не менее величины двойного шага передвижки секции крепи, а высота ограждения - не более высоты транспортного положения секции крепи.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показана схема установки секции крепи в очистном забое (вид сбоку с фланговой стороны выемочной полосы); на фиг.2 - то же со снятыми боковыми ограждениями; на фиг.3 - схема установки секций крепи в монтажной камере выемочной полосы; на фиг.4 - схема заключительного этапа выемки полосы; на фиг.5 - схема перевода секции крепи в транспортное положение; на фиг.6 - схема транспортного положения секции крепи.
Секция крепи содержит основание 1, жестко связанное с завальной стороны с нормально ориентированным к нему ограждением 2; поворотное ограждение 3, посредством горизонтальной оси 4 шарнирно связанное с верхним краем ограждения 2; фиксатор 5, установленный во внутренней полости ограждения 2 с возможностью перемещения по нормали к основанию; выдвижной козырек 6 с домкратом 7, установленные во внутренней полости поворотного ограждения 3; боковые щиты 8 и 9, жестко связанные с ограждением 2 и поворотным ограждением 3 соответственно; телескопический исполнительный орган 10, установленный на основании 1 со стороны очистного забоя с возможностью поворота в плоскости вкрест напластования; телескопический исполнительный орган 11, установленный на поворотном ограждении 3 со стороны очистного забоя аналогично;
лестницу 12; ограждение 13 и домкраты передвижки 14 двойной раздвижности, установленные в нишах по боковым сторонам основания 1.
Лестница 12 выполнена в виде разновысоких ступеней, обеспечивающих подъем от забойной стороны секции крепи к завальной и от фланговой боковой стороны секции к противоположной. Боковые щиты 9 и 8 приварены к поворотному ограждению 3 и ограждению 2 соответственно с фланговой стороны секции. При этом ширина бокового щита составляет не менее величины двойного шага передвижки секции крепи.
В качестве исполнительных органов выемочных машин 10 и 11 используют горизонтально ориентированные шнеки с кулаками для установки режущего инструмента. При этом навивку реборды каждого шнека (левая или правая) применяют в соответствии с направлением его вращения и транспортированием отбитого угля в направлении фланговой стороны секции крепи.
Секции крепи устанавливают на почве монтажной камеры 15 выемочной полосы в линию между углеспускным скатом 16 и вентиляционным скатом 17. Секции устанавливают вплотную боковыми сторонами друг к другу и соединяют домкратами передвижки 14. Поворотное ограждение 3 соединяют с ограждением 2 посредством оси 4, обеспечивая тем самым возможность углового перемещения поворотного ограждения 3 относительно ограждения 2. Ограждение 3 ориентируют по нормали к основанию 1 и фиксируют это положение фиксатором 5. Домкратом 7 выдвигают козырек 6 до соприкосновения с кровлей пласта. К ограждению 3 и основанию 1 со стороны рабочего пространства прикрепляют исполнительные органы 10 и 11. С завальной стороны к ограждениям 2 и 3 посредством гибких связей прикрепляют один-два слоя демпфирующего материала, например накатника 18, длина бревен которого примерно равна ширине секции крепи.
Выемка угля осуществляется следующим образом. Сначала включают в работу секцию, установленную на фланге выемочной полосы, т.е. у ската 16. Исполнительный орган нижней выемочной машины 10 зарубают в угольный массив на шаг передвижки, после чего осуществляют отбойку угля поворотом стрелы в вертикальной плоскости примерно до середины мощности пласта, затем опускают в крайнее нижнее положение, осуществляя транспортирование отбитого угля вдоль забоя в сторону ската 16. После перевода нижней выемочной машины в положение транспортирования отбитого угля начинают выемку угля верхней выемочной машиной 11. При этом отбитый уголь самотеком поступает в нижнюю часть рабочего пространства, откуда исполнительным органом 10 транспортируется в сторону углеспускного ската 16. После выемки угля эту секцию крепи передвигают на шаг передвижки, используя одну из двух раздвижностей домкрата передвижки и образуя уступ между первой и второй секциями. Затем аналогичным образом включают в работу по выемке угля первую и вторую секции, используя для этого уже обе раздвижности домкратов передвижки, сохраняя между секциями уступ в один шаг передвижки и образуя такой же уступ между второй и третьей секциями. Далее аналогичным образом подключают к работе по выемке угля третью, четвертую и последующие секции, установленные до вентиляционного ската 17, в результате чего линия очистного забоя принимает уступообразный вид. Далее работа очистного забоя осуществляется аналогичным образом. При этом отбитый уголь по скату 16 самотеком поступает на штрек 19 и далее ленточным конвейером 20 транспортируется к стволу.
Обслуживающий персонал располагается на ступенях лестницы 12 за ограждением 13 соседней секции крепи, откуда управляет работой исполнительных органов, и по этим же ступеням переходит из рабочего пространства одной секции в рабочее пространство другой секции крепи.
При подходе первой и далее последующих секций крепи к конвейерному штреку 19 нижней выемочной машиной 10 ограничивают вынимаемую мощность слоя высотой, немного большей высоты секции крепи в транспортном положении, а верхней выемочной машиной вынимают уголь только в зоне возможной траектории движения поворотного ограждения 3. Когда таким же образом на сопряжении с конвейерным штреком будет остановлено несколько секций крепи, приступают к выводу секций на штрек.
Вывод секции крепи на конвейерный штрек осуществляют в следующем порядке. Сначала демонтируют нижнюю выемочную машину 10, затем то же самое делают с верхней выемочной машиной 11 и снимают ограждение 13 лестницы 12. Затем устанавливают два переносных гидродомкрата 21 в основании секции крепи, раздвигают их примерно в зону демонтированной верхней выемочной машины. После этого начинают перевод секции в транспортное положение. Для этого домкратом 7 задвигают выдвижной козырек 6 во внутреннее пространство поворотного ограждения 3, удаляют фиксатор 5, удерживающий поворотное ограждение в рабочем положении, и, снижая давление в поршневой полости переносных гидродомкратов 21, осуществляют плавный поворот поворотного ограждения 3 вокруг оси 4 за счет давления обрушенных пород в выработанном пространстве за крепью. В конце этого поворота консольный край ограждения укладывают на специальные опоры 22. Перевод секции крепи в транспортное положение закончен; секция разделена на три транспортабельных составляющих - две выемочные машины и секция крепи. Далее разрушают гибкие связи, удерживающие на ограждениях 2 и 3 один или два слоя накатника, и домкратом передвижки 14 передвигают данную секцию в направлении конвейерного штрека. В результате этого движения накатник сваливается на почву и забучивает выработанное пространство, предохраняя тем самым конвейерный штрек 19 от прорыва обрушенных пород. Далее отключают гидродомкрат 14 данной секции крепи от гидросистемы и отсоединяют его от соседней секции крепи. Затем средствами выполнения демонтажных работ выводят данную секцию крепи на конвейерный штрек 19. Выведенную секцию крепи после проведения профилактических работ монтируют в очередной монтажной камере.
Особенностями секции крепи, выгодно отличающими ее от прототипа и аналогов, являются:
- индивидуальное агрегатирование секций позволяет набирать комплект оборудования любой длины в зависимости от горно-геологических условий, например нарушенности пласта, т.е. позволяет вынимать запасы между нарушениями;
- нет необходимости передвижения выемочной и транспортной машин по линии вдоль очистного забоя, что повышает надежность и безопасность работы забоя;
- простота конструкции, требующая для изготовления, в основном, сварочных работ;
- организация штатного места, оборудованного для безопасного размещения обслуживающего персонала;
- наличие боковых щитов с фланговой стороны секции позволяет организовать ступенчатую форму очистного забоя с защитой рабочего пространства от проникновения обрушенных пород;
- складываемость крепи по высоте более чем в два раза обеспечивает ей габариты в транспортном положении, сопоставимые с типовыми размерами подготовительных выработок, что повышает ее маневренность и снижает трудоемкость монтажно-демонтажных и доставочных работ;
В настоящее время нет эффективных средств механизации очистных работ на мощных крутонаклонных пластах, поэтому нагрузка на очистной забой составляет 250-350 т/сут с применением небезопасной буровзрывной технологии. Предлагаемая механизированная крепь позволяет механизировать основные операции технологического цикла, повысить эффективность и безопасность крепления очистного забоя и разработки крутонаклонных угольных пластов. Это свидетельствует о достижении цели изобретения.
Источники информации
1. Способ разработки мощных крутонаклонных угольных пластов и щитовое перекрытие для его осуществления. Патент РФ №2069267, опубл. 20.11.96, Бюл. №32 (аналог).
2. Технология щитовой разработки угольных месторождений / Курленя М.В., Зворыгин Л.В., Лебедев А.В. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1988, с.80-81, рис.2.10,б (прототип).