СЕКЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ
POWERED SUPPORT SECTION

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной добыче полезных ископаемых с помощью механизированных комплексов.
Известно, что в процессе работы лавы, при отработке пласта угля, за секцией механизированной крепи должно происходить обрушение кровли в завальной части лавы по всей ее длине. Но в крепких породах, при крепости пород от 6 и выше по шкале проф. Протодьяконова на одноосное сжатие, происходит зависание кровли, это приводит к скоплению большого объема газа метана в выработанном пространстве лавы и аварийным ситуациям в шахте (например, взрыв в момент обрушения кровли). В непроветриваемом выработанном пространстве скапливается метан. Газ находится под давлением в природных полостях размерами 250 метров в ширину, на 2-5 метров в высоту и до 2000 метров в длину. Для сравнения, площадь футбольного поля 90×120 метров. Для предотвращения внезапного выхода этого газа необходимо заблаговременно заполнять это пространство, обрушивая кровлю.
Для устранения зависания кровли за секцией крепи, в завальной части лавы осуществляют механическое воздействие на породу в кровле завальной части лавы, например осуществляют взрывание (Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля (породы) и газа. РД 05-350-00. «Предупреждение газодинамических явлений в угольных шахтах». Сборник документов. Вып. 2, сер. 05, 3-е изд., исправленное, М., 2004, п.5.8).
Известна секция механизированной крепи (Яцких В.Г. и др. Горные машины и комплексы. - М.: Недра, 1984, с.223-226.) включающая основание, ограждающий элемент, четырехзвенник, поддерживающий элемент с бортовинами и гидростойки, наклоненные на забойную часть лавы.
Площадь контакта поддерживающего элемента секции механизированной крепи с кровлей лавы очень большая, и ровная поверхность поддерживающего элемента не оказывает механического воздействия на породы в кровле лавы, поэтому кровля зависает.
Наиболее близкой к заявляемой секции механизированной крепи по технической сущности является секция механизированной крепи (далее секция крепи) по патенту РФ №2387841 (МПК E21D 23/00, опубл.27.04.2010, бюл. №12), включающая основание, ограждающий элемент, четырехзвенник, поддерживающий элемент и гидростойки, наклоненные на завальную часть лавы.
Недостатком известной секции механизированной крепи является то, что площадь контакта поддерживающего элемента секции механизированной крепи с кровлей лавы очень большая, и ровная поверхность поддерживающего элемента не оказывает механического воздействия на породы в кровле лавы, поэтому кровля зависает.
Технический результат изобретения состоит в повышении безопасности ведения горных работ за счет инициирования обрушения в завальной части лавы.
Указанный технический результат достигается тем, что в секции механизированной крепи, включающей основание, ограждающий элемент, четырехзвенник, поддерживающий элемент и гидростойки, наклоненные на завальную часть лавы, согласно изобретению на поддерживающем элементе секции механизированной крепи вдоль боковых краев верхней плоскости поддерживающего элемента по всей ее длине выполнены клинья-резцы, которые неподвижно соединены с верхней плоскостью поддерживающего элемента, причем каждый клин-резец представляет собой треугольную пирамиду, вершина и ребро которой расположены на одной оси с осью гидростойки, а основание расположено на поверхности поддерживающего элемента, неподвижно соединено с ним и представляет собой равнобедренный треугольник, вершина которого расположена в забойной части лавы, а основание расположено в завальной части лавы.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана заявляемая секция механизированной крепи, вид сбоку; на фиг.2 - поддерживающий элемент секции механизированной крепи, вид сверху; на фиг.3 - показан силовой треугольник XYZ и клинья-резцы; на фиг.4 - вид секции крепи со стороны забоя лавы.
Секция механизированной крепи состоит из основания 1, гидравлической стойки (далее гидростойка) 2, поддерживающего элемента 3, оградительного элемента 4, четырехзвенника 5. На верхней поверхности 6 поддерживающего элемента 3 выполнены клинья-резцы 7 в форме треугольной пирамиды ABCD с основанием, представляющим собой равнобедренный треугольник ACD, неподвижно соединенный с верхней поверхностью 6 поддерживающего элемента 3, вершина А которого расположена в забойной части лавы, а основание CD расположено в завальной части лавы. Плоскость треугольника BCD является опорой поддерживающего элемента секции крепи в кровле лавы для того, чтобы секция крепи при передвижке лавного конвейера не сдвигалась в завальную часть лавы. Ребро АВ пирамиды ABCD расположено на одной линии с осью 8 (фиг.4) гидростойки 2 (одноосное сжатие по шкале проф. Протодьяконова). Многозвенный механизм секции механизированной крепи взведен и готов к работе.
Заявляемое устройство работает следующим образом. При распирании секции механизированной крепи в лаве клинья-резцы создают на кровле лавы глубокие насечки. Насечки остаются в кровле лавы после каждой передвижки секции крепи. Насечки позволяют ослабить крепость труднообрушаемых пород, их используют для обрушения кровли лавы отработанного пласта в завальной части лавы.
В процессе эксплуатации лавы, при труднообрушаемых породах, образуется силовой треугольник XYZ (фиг.3), который образован силой давления гидростоек (сторона XY силового треугольника), почвой лавы (сторона XZ силового треугольника), силой Q горного давления (сторона YZ), которая в данном случае равна нулю. В такой ситуации (когда сила Q горного давления равна нулю) обрушения кровли лавы не происходит. Для передвижки лавного привода секция крепи распирается верхней плоскостью 6 поддерживающего элемента 3, при этом в известной секции механизированной крепи поддерживающий элемент 3 никак не воздействует на кровлю лавы и обрушения пород не происходит. Для того чтобы инициировать обрушение кровли лавы в ее завальной части, в заявляемой секции механизированной крепи ребра АВ клиньев-резцов 7, выполненных в виде пирамид, которые расположены на верхней плоскости поддерживающего элемента 3, вдоль ее боковых краев по всей ее длине уменьшают контакт соприкосновения поддерживающего элемента с кровлей. Кровли лавы касается только ребро АВ клина-резца 7, соответственно увеличивается сила давления этих ребер АВ, которые расположены на одной оси с гидростойками, на кровлю лавы (одноосное сжатие по шкале проф. М.М.Протодьяконова) и, следовательно, будут инициировать обрушение пород кровли лавы. Каждая секция будет иметь два механизма одноосного сжатия (два клина-резца и две гидростойки).
Безопасность труда повышается за счет инициирования обрушения в завальной части лавы: пустоту, которая образуется в отработанном пространстве, устраняют с помощью применения заявляемого устройства.