СЕКЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ С УСТРОЙСТВОМ ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ВЫПУСКА 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 толщи.
Известна конструкция секции механизированной крепи, содержащая 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 и снабженный гидродомкратами управления, и желоб с бортами, установленный в проеме ограждения. При этом во внутренней полости заслона размещен выдвижной динамический скалыватель, направленный скалывающим элементом в сторону от рабочего пространства крепи [Пат. 155577 на полезную модель Российской Федерации, МПК E21D 23/00; Секция механизированной крепи очистного забоя мощного пласта с принудительным выпуском угля; заявка №2015117301, заявлено 06.05.2015, патентообладатель ИУ СО РАН, опубл. 10.10.2015, бюл. №28 (аналог)].
Недостатком данной конструкции является то, что только часть угля подкровельной толщи при обрушении сможет попасть в проем в ограждении, другая, большая часть этого угля, - упадет на почву за ограждением, кроме того, при значительной мощности подкровельной толщи геометрических параметров скалывателя будет недостаточно для принудительного разрушения подкровельной толщи по ее мощности. Массив подкровельной толщи будет разрушаться только за счет сил горного давления, а это произойдет не над выпускным окном, а несколько дальше, когда секция уже пройдет зону эффективного выпуска угля. В связи с этим значительная часть угля подкровельной толщи будет потеряна в выработанном пространстве.
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является секция механизированной крепи очистного забоя с устройством принудительного выпуска угля, содержащая 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 и снабженный гидродомкратами управления и динамическим скалывателем, желоб с бортами, установленный в проеме ограждения, и наклонный лоток желобчатой формы, шарнирно с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на уровне нижнего края выпускного проема присоединенный к ограждению со стороны выработанного пространства [Пат. 165049 на полезную модель Российской Федерации, МПК E21D 23/03; Секция механизированной крепи очистного забоя с устройством принудительного выпуска угля; заявка №2016117004, заявлено 28.04.2016, патентообладатель ФИЦ УУХ СО РАН, опубл. 27.09.2016, бюл. №27 (прототип)].
В начале выпуска подкровельной толщи в проем и на лоток попадает часть угля обрушенного массива, прилегающая к перекрытию секции крепи, затем - та часть, которая располагалась выше, у самой кровли пласта. При мощности подкровельной толщи 5-6 м (эта мощность определяет высоту падения кусков угля) падающая масса обладает большой кинетической энергией, при столкновении с секцией крепи, преобразующейся в соответствующее динамическое воздействие, могущее вывести из строя отдельные ее составные части, например желоб. Поэтому сначала передвигают секцию крепи с закрытым заслоном - на лотке образуется подушка из обрушенного угля, на которую поступает уголь из верхних слоев массива подкровельной толщи; потом, после передвижки, - открывают заслон и производят выпуск угля. В связи с этим недостатками прототипа являются:
- при обрушении подкровельной толщи куски угля, обладая высокой кинетической энергией и ударяясь об ограждение секции крепи, будут отскакивать в направлении выработанного пространства, т.е. поступят в завал;
- наибольшее динамическое воздействие, оказываемое потоком обрушенного угля, воспринимает лоток, расположенный со стороны выработанного пространства; обрушенные породы кровли могут вывести лоток из строя, из-за чего значительно увеличатся эксплуатационные потери угля.
Перечисленные недостатки снижают эффективность работы секции крепи по выпуску угля подкровельной толщи.
Целью технического решения является повышение эффективности использования секций крепи с устройством принудительного выпуска угля за счет улавливания и временного удерживания основной массы угля подкровельной толщи во время выпуска.
Поставленная цель достигается тем, что в секции механизированной крепи очистного забоя с устройством принудительного выпуска 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 и снабженный гидродомкратами управления и динамическим скалывателем, желоб с бортами, установленный в проеме ограждения, и наклонный лоток, присоединенный к ограждению шарнирно с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси на уровне нижнего края проема со стороны выработанного пространства, в соответствии с техническим решением, с завальной стороны к ограждению на уровне не выше верхнего края проема прикреплен металлический бункер, выполненный в виде короба, имеющего один вход сверху и два выхода снизу, один из которых выполнен в створе с проемом в ограждении, другой - в створе с лотком, а завальный край бункера посредством металлических стоек связан с основанием секции крепи, причем ширина бункера равна ширине секции крепи, длина - не более чем длина проекции в плане от верхнего края проема до завального края лотка, а ширина лотка не более шага установки металлических стоек.
Конструкция секции крепи поясняется схемами. На фиг. 1 показана компоновка секции крепи (вид сбоку); на фиг. 2 - то же (вид в плане); на фиг. 3 - бункер (аксонометрия); на фиг. 4 - работа секции крепи при выемке угля мощного пласта.
Секция механизированной крепи очистного забоя с устройством принудительного выпуска 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. К верхнему краю ограждения 2 со стороны рабочего пространства шарнирно, с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, прикреплен заслон 6, управляемый гидравлическими домкратами 7. Во внутреннем пространстве заслона 6 установлен выдвижной динамический скалыватель 8, скалывающий элемент которого направлен в сторону от рабочего пространства крепи.
В районе нижнего края сквозного проема ограждение 2 шарнирно при помощи горизонтальной оси 9 связано с одним краем лотка 10, другой край которого посредством гидравлических домкратов 11 связан с основанием 1 секции крепи.
В монтажной камере секции крепи связывают между собой домкратами передвижки (не показаны) и со стороны выработанного пространства на ограждении каждой секции, используя штыри 12, закрепляют металлический бункер 13. Бункер 13 выполнен в виде короба, имеющего один вход 14 сверху, и два выхода, один из которых - 15 выполнен в створе с проемом 5 в ограждении 2, другой 16 - с лотком 10 (лотком этот выход и закрывается). Боковые борта бункера, ориентированные вертикально в верхней части, плавно сужаются к выпускному окну в ограждении секции крепи. Завальный край бункера связывают двумя металлическими стойками 17 с лыжами 18, являющимися продолжением основания 1 в сторону выработанного пространства. При этом ширину бункера по верхнему краю принимают равной ширине секции крепи, длину - равной длине проекции в плане от верхнего края проема до завального края лотка, форму лотка принимают плоской, а ширину лотка принимают не более шага установки металлических стоек 17.
Работа секции механизированной крепи при выемке мощного пологого пласта осуществляется следующим образом. Секция поддерживает рабочее пространство очистного забоя за счет распора между почвой и массивом подкровельной толщи при закрытом проеме. После передвижки секции нижняя часть массива подкровельной толщи под действием гравитации устремляется вниз и поступает через вход 14 в бункер 13. Так как бункер 13 находится непосредственно под массивом подкровельной толщи, то высота падения отбитого угля относительно небольшая, но тогда невелика и кинетическая энергия падающего потока угля подкровельной толщи. Так как заслон 6 закрыт, этот уголь задерживается в бункере 13, образуя демпфирующую подушку. Следом начинает поступать уголь из слоев подкровельной толщи, расположенных на большей высоте; кинетическая энергия этого потока значительно выше, но он попадает на демпфирующую подушку, не нанося вреда конструкции секции крепи. В этот момент открывают заслон 6 и осуществляют выпуск угля через проем по желобу на забойный конвейер. Так как поперечное сечение проема значительно меньше приемного сечения бункера, то во время выпуска демпфирующая подушка сохраняется, защищая устройства выпуска. При этом даже при закрытом заслоне в бункере может разместиться весь объем обрушенного в зоне ответственности данной секции угля подкровельной толщи в виде конуса с углом естественного откоса разрыхленного угля.
При обрушении подкровельной толщи крупными кусками энергию удара воспринимают в первую очередь вертикальные борта верхней части бункера, за счет чего уголь раскалывается, а энергия динамического воздействия передается по металлическим стойкам основанию и далее почве пласта.
В случае заполнения бункера обрушенными породами кровли, с началом передвижки секции крепи поворачивают лоток, открывая выход 14 из бункера (при закрытом заслоне) - порода самотеком выходит из бункера в выработанное пространство, предотвращая разубоживание потока угля подкровельной толщи.
Таким образом, за счет наличия бункера уголь подкровельной толщи улавливается, временно удерживается, затем самотеком подается в проем, обеспечивая непрерывный выпуск и снижение эксплуатационных потерь. За счет вертикально ориентированных бортов верхней части бункера и его опоры на металлические стойки обеспечивается требуемая устойчивость к динамическим нагрузкам. Кроме того, со стороны выработанного пространства лоток защищен металлическими стойками, что снижает вероятность выхода его из строя при обрушении пород кровли, а при заполнении бункера породой, ее оставляют в выработанном пространстве между металлическими стойками, поддерживающими бункер, выпуская ее по лотку. Все перечисленное свидетельствует о повышении эффективности выпуска угля подкровельной толщи, т.е. о достижении поставленной цели.