МЕХАНИЗИРОВАННАЯ КРЕПЬ ДЛЯ КРУТЫХ ПЛАСТОВ
POWERED SUPPORT FOR STEEP BEDS

Изобретение относится к угольной промышленности, в частности к области механизированного крепления очистных выработок при выемке угля из средней мощности крутых пластов.
Актуальность изобретения:
«…создание эффективных средств механизации для добычи угля из крутых пластов представляет собой сложнейшую научную и конструкторскую проблему, причем не только в России, но и за рубежом.
До настоящего времени не создано эффективной техники и безопасной технологии для отработки крутых пластов. Поэтому во многих угледобывающих странах такие пласты не отрабатываются, а консервируются.
Проблема создания средств комплексной механизации для отработки крутых пластов остается актуальной для Кузбасса»(из документов Департамента угольной промышленности и энергетики Кузбасса, 2008).
Известны очистные комплексы типа КМ87, КМ88, КМТ, ОКП, КМ103, включающие секции крепи, направляющие СЕКЦИОННЫЕ БАЛКИ, соединяющие став конвейера с секциями крепи, БАЗУ комплекса в виде конвейерного става и выемочного органа [1]. Это мощные, высокопроизводительные комплексы с устойчивыми механизированными крепями работают при углах падения пласта до 10-15 градусов. Известны современные унифицированные комплексы нового технического уровня типа КМ137, КМ138, КМ142, КМ143, КМ144, рассчитанные на пологие угольные пласты с углом падения до 35 градусов [2].
Все указанные комплексы невозможно применять на наклонных и крутых пластах с углом залегания свыше 35 градусов и при безлюдной выемке угля. На крутом падении крепь склонна к сползанию и опрокидыванию в сторону падения. Поиски механизма стабилизации крепи ведутся в различных направлениях.
Известен комплекс Долинского МКД с механизированной крепью [3]. Комплекс для наклонных и крутых пластов МКД, включающий став комплекса, очистной комбайн, систему управления и секции крепи, каждая из которых содержит перекрытие с козырьком, имеющим возможность поворачиваться в сторону забоя на 180 градусов, ограждение, стойки и основание связанное со ставом двигательным домкратом и СЕКЦИОННОЙ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ, отличающийся тем, что основание секции крепи выполнено единым для секции и снабжено ВЕРТИКАЛЬНЫМ КРОНШТЕЙНОМ И ПРОУШИНАМИ, расположенным в плоскости симметрии основания, секционная направляющая состоит из ДВУХ ШАРНИРНО СОЕДИНЕННЫХ БАЛОК с тремя взаимно параллельными шарнирами.
Недостатки крепи комплекса МКД следующие. Система стабилизации секций в плоскости, перпендикулярной плоскости става двумя направляющими балками с вертикальным кронштейном по башмаку и со стабилизирующим домкратом по верхняку, устраняет или уменьшает стремление к наклону секций на забой или от забой, но мало препятствует развороту, наклону и сползанию в сторону падения пласта. Сползанию, перекосам и опрокидыванию способствует и НЕПРИЖАТОСТЬ БАЗОВОЙ БАЛКИ К ПОЧВЕ ПЛАСТА особенно при обводненности почвы(естественная или при орошение), при вибрации выемочного органа при слабых боковых породах(купала над верхняками и зарывание башмака в почву пласта).
Известна механизированная крепь для пластов крутого падения [4], принятая в качестве прототипа.
Она включает базовый став, разделенный на базовые секции, каждая из которых состоит из передней и завальной стенок с гидростойками распора и хвостовиков, соединяющих переднюю и завальную стенки по почве пласта, и линейные секции, каждая из которых состоит из гидростойки с верхняком и опорной плитой, которые крепятся на роликовых опорах, установленных с возможностью перемещения внутри хвостовиков базовой секции, отличается тем, что линейные секции содержат капсулу с ребрами жесткости и покрытую пористой резиной или полимером, на которую опираются гидростойка с верхняком и опорной плитой, а роликовые опоры прикреплены к капсуле, причем капсула выполнена с утолщением днища в виде башмака. Для удобства обслуживания аппаратуры управления, расположенной в капсуле, вдоль передней стенки базовой секции проложен людской ходок с воздухопроводом, создающим подпор чистого воздуха как внутри ходка, так и внутри капсулы аппаратного отсека.
Недостатком данной механизированной крепи является размещение роликовых опор внутри хвостовиков, что может привести к их заштыбовке и заклиниванию особенно на пластах со слабыми боковыми породами и почвами, склонными к вспучиванию. Заклинивание роликовых опор может значительно снизить работоспособность крепи.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - дальнейшее повышение устойчивости и улучшение передвигаемости крепи на крутом падении в условиях слабых боковых пород.
Поставленная цель достигается тем, что передняя и завальная оградительные стенки базовой секции связаны между собой раздвижными траверсами, которые имеют кинематическую связь с линейными секциями посредством раздвижных кронштейнов. Передвижка крепи осуществляется за счет гидродомкратов, расположенных внутри траверс, а периодическая компенсация сползания крепи осуществляется за счет домкратов коррекции, находящихся внутри раздвижных кронштейнов. Таким образом, крепь из «перекатывающейся по хвостовикам» превращается в «шагающую».
Все другие элементы предлагаемой крепи идентичны крепи-аналогу [4]. Управляющая электроника так же ограждена от виброударных воздействий покрытием корпуса капсулы слоем пористой резины или полимером.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен вертикальный разрез секции крепи, на фиг.2 - вид на крепь сверху с разрезом; на фиг.3 - вид на крепь сбоку с местным разрезом.
Линейная секция состоит из гидростойки распора 2 с верхняком 1, опорной плитой 3 и прочной капсулой 4 с ребрами жесткости, покрытой резиной или полимером и имеющей утолщение нижней ее части в виде башмака 5.
Непосредственно к капсуле 4 крепится раздвижной кронштейн 9 с домкратом коррекции 10, расположенным внутри него.
Базовая секция состоит из передней 11 и завальной 12 оградительных стенок с возможностью удлиняться и укорачиваться вдоль лавы, которые связаны между собой раздвижными траверсами 6 с распорными гидростойками 7, 8 по их концам, а средней своей частью кинематически связаны с раздвижными кронштейнами 9 линейных секций.
Внутри траверс 6, 15 находятся гидродомкраты передвижки 13, 14, которые обеспечивают подачу линейных и базовых секций крепи на забой «шагающим способом».
Ход работ
Выемочный цикл начинается с разрушения угля физическим способом типа лазера, ультразвука или струи воды высокого давления. Аппаратура управления выемочным органом расположена в капсуле 4. Доставка угля по лаве на крутом падении осуществляется самотеком.
После вымки полоски угля передняя оградительная стенка 11 вместе с разгруженными гидростойками 7, 17 подается на забой домкратами передвижки 13, 19, при этом траверсы 6, 15 раздвигаются. Затем гидростойки 7, 17 распираются, а гидростойка 2 линейной секции крепи разгружается, линейная секция приподнимается от почвы пласта и «переносится», подтягивается домкратами 13, 19 к передней стенке 11 базовой секции. После распора линейной секции, аналогичным образом разгружаются стойки 8, 18 и завальная оградительная стенка 12 подтягивается домкратами 14, 20 к линейной секции и стойки 8, 18 распираются. На этом заканчивается подготовка крепи к новому выемочному циклу.
Такой способ передвижки крепи особенно эффективен при слабой склонной к вспучиванию почве. При этом заштыбовка и заклинивание секциям крепи не грозит. Устойчивость крепи на крутом падении гарантируется тем, что большинство гидростоек постоянно находится в распоре с боковыми породами.
При необходимости коррекции крепи, в результате ее сползания или изменения длины лавы за счет перегибов и колебаний угла падения пласта, конструкция крепи позволяется передвигать секции по восстанию пласта поочередно, начиная с верхней.
Процесс начинается с кратковременной разгрузки гидростоек 7, 8 и подачи траверсы 6 домкратом коррекции 10 вверх по восстанию. После распора гидростоек 7, 8, разгружается и подтягивается линейная секция тем же домкратом коррекции 10. После распора линейной секции разгружаются гидростойки 17, 18 передней и завальной стенок базовой секции и другая траверса 15 подтягивается к линейной секции.
Аналогичный процесс повторяется со всеми секциями от верха до низа лавы. При изменении длины лавы возможен обратный процесс - опускание секций крепи, начиная с самой нижней.
Техническая и экономическая польза от внедрения данного изобретения очевидна: из-за отсутствия работоспособных крепей огромные запасы угля в крутых пластах консервируются.
Источники информации
1. Хорин В.Н. Развитие техники для подземной добычи угля, калийных и марганцевых руд. М.: Недра, 1985, с.148-167.
2. Орлов А.А. и др. Крепление и управление кровлей в комплексно механизированных очистных забоях. - М.: Недра, 1993, с.217-279.
3. Патент RU 2276729 C1, E21D 23/00, бюл.№14.
4. Патент RU 2324820 C1, E21D 23/00, бюл.№14.