МЕХАНИЗИРОВАННАЯ КРЕПЬ ДЛЯ КРУТЫХ ПЛАСТОВ
MECHANISED 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] 148-167). Это мощные, высокопроизводительные комплексы с устойчивыми механизированными крепями работают при углах падения пласта до 10-15°. Известны современные унифицированные комплексы нового технического уровня типа КМ137, КМ138, КМ142, КМ143, КМ144, рассчитанные на пологие угольные пласты с углом падения до 35° [2].
Все указанные комплексы невозможно применять на наклонных и крутых пластах с углом залегания свыше 35° 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°, 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 забоя, 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 орошении), 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, отличающаяся 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 передвижки крепи на крутом падении в условиях слабых боковых пород.
Поставленная цель достигается тем, что вместо роликовой опоры применяется колесная опора с возможностью перемещения по хвостовикам базовой секции. Амортизационное устройство и прижимное устройство обеспечивают устойчивость крепи на протяжении всего выемочного цикла и предохраняют хвостовики базовых секций от их зажима во время распора линейной секции и подачи на забой базовой секции.
Все другие элементы предлагаемой крепи идентичны крепи-аналогу [4].
Сохраняются и механизмы передвижки и коррекции крепи. 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 подвижная колесная опора, которая состоит из следующих элементов: кронштейна 6 с амортизатором 7, двух облегченных дисков 8 с подшипниками, посаженных на ось 9. Между дисками 8 сверху находится прижимная планка 10 с пружинами 11, передающая их усилия на ту же ось 9 через подшипник 12, находящийся под ней. Подвижная опора установлена на хвостовиках 13 специального профиля базовой секции с возможностью перемещения по ним.
Базовая секция состоит из передней 14 и задней 15 стенок, жестко связанных между собой хвостовиками 13, по которым перемещается линейная секция после ее разгрузки. Стенки базовой секции распираются в кровлю гидростойками 16 через верхняк 17.
Базовая и линейная секции связаны между собой двумя гидродомкратами передвижки 18, 19, а также кинематически через подвижную опору (см. фиг.2).
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.
По мере выемки угля базовая секция с подпором (если позволяет устойчивость боковых пород) подается на забой домкратами 18, 19. При этом хвостовики 13 свободно скользят под подвижными опорами линейной секции, а горное давление передается через элементы 1, 2, 3, 4 на башмак 5. 3атем гидростойки базовой секции 16 распираются, а гидростойка 2 линейной секции разгружается. При этом амортизаторы 7 приподнимают линейную секцию вместе с башмаком 5, передавая ее вес на подвижные опоры, и линейная секция подтягивается домкратами 18, 19 к передней стенке базовой секции, практически переезжая по хвостовикам 13 базовой секции. В целях исключения потери устойчивости линейной секции крепи и ее наклона в сторону падения между дисками подвижных колесных опор сверху находится прижимная планка 10 с пружинами 11, передающая их усилия на ось 9 подвижной опоры через подшипник 12, значительно уменьшающий силу трения.
Такой способ передвижки крепи особенно эффективен при слабой склонной к вспучиванию почве. При этом заштыбовка и заклинивание подвижных опор не происходит. При попадании кусочков породы колесная опора легко переезжает препятствие, при этом прижимная планка 10 приподнимается вверх, а затем вновь пружинами 11 возвращается на место.
Для удобства обслуживания аппаратуры управления, расположенной в капсуле 4, вдоль передней стенки базовой секции проложен людской ходок 21 с воздухопроводом 22, который создает подпор чистого воздуха как внутри ходка, так и внутри капсулы 4, соединенной телескопически лазом 23 с ходком 21. При этом попадание пыли в рабочее пространство лавы исключается.
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 2 и 16 линейной и базовой секций и их продвижения вверх по восстанию пласта с помощью гидродомкратов коррекции 20, которые опираются на нижерасположенную распертую секцию крепи. Затем все вышеуказанные гидростойки 2 и 16 распираются на новом месте.
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.