СЕКЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ

Полезная модель относится к горной промышленности и касается секций горной крепи, предназначенных для механизации очистных работ при разработке пластов угля, калийной соли и рудных залежей.
7
Известна секция механизированной крепи (Патент РФ на полезную модель №14968; МПК E21D 23/04), которая включает основание, выполненное из двух балок, шарнирно связанных между собой в передней части основания, с которым шарнирно связан гидродомкрат передвижения, другой конец гидродомкрата передвижения связан с направляющей лыжей, расположенной между балками основания, гидростойки, шарнирно установленные на каждой балке, ограждение, связанное с основанием с помощью передних и задних рычагов, верхняк, шарнирно установленный на гидростойках и шарнирно связанный с ограждением, защитный щиток, предохраняющий от заштыбовки и деформации элементов крепи обрушенными породами.
Недостатком этого устройства является высокая энергоемкость процесса перемещения вслед за забоем, обусловленная работой маслостанции для привода гидродомкрата и гидростойки. При этом энергия обрушающихся пород не используется. Прикрепленный к ограждению щиток выполняет лишь защитную функцию и перепускает обрушающуюся породу кровли на почву в безопасной зоне.
Известна также секция механизированной крепи (Буялич, Г.Д. Инновационный подход к вопросам монтажа и эксплуатации секции механизированной крепи / Г.Д. Буялич, В.М. Тарасов, Н.И. Тарасова // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2013. - №1.1. - С. 115-126.). Секция включает горизонтальное основание, к которому посредством четырехзвенника присоединен подвижный ограждающий элемент крепи, шарнирно соединенный в верхней части с поддерживающим элементом, подкрепленным гидростойкой, шарнирно прикрепленной к поддерживающему элементу и основанию, и расположенный в пазу основания гидродомкрат его передвижки.
К недостаткам известного технического решения, принятого за прототип, можно отнести следующее:
- отсутствует возможность использования энергии обрушающихся на секцию и за секцией пород для привода механизмов секции;
- низкая эффективность извлечения энергоресурсов массива полезного ископаемого;
- высокое потребление секцией электрической энергии для передвижки.
Кроме того электроэнергия в лаве необходима для работы очистного комбайна, конвейера, освещения и т.д. Ее поступление в лаву осуществляется по высоковольтным кабелям с поверхности.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому устройству по совокупности признаков - прототипом - является секция механизированной крепи (Патент РФ №2543245; МПК E21D 23/00). Секция механизированной крепи содержит горизонтальное основание, к которому посредством четырехзвенника присоединен подвижный ограждающий элемент крепи, шарнирно соединенный в верхней части с поддерживающим элементом, подкрепленным гидростойкой, шарнирно прикрепленной к поддерживающему элементу и основанию, и расположенный в пазу основания гидродомкрат его передвижки. К верхней части ограждающего элемента шарнирно прикреплена подпружиненная панель, к противоположному концу которой шарнирно присоединена зубчатая рейка, другой конец которой контактирует с шестерней электрогенератора. Электрогенератор закреплен на внутренней стороне ограждающего элемента и соединен проводом с аккумулятором, размещенным на нижней поверхности поддерживающего элемента.
К недостатку известного технического решения, принятого за прототип, можно отнести высокую опасность травмирования горнорабочих зубчатой рейкой в моменты опускания подпружиненной панели. Кроме того, неопределенная длина зубчатой рейки может привести к ее выпадению и поломке.
Задача - повышение уровня безопасности горных работ в очистном шахтном забое путем удаления травмирующих деталей из зоны нахождения людей и предотвращения поломок механизма.
Секция механизированной крепи содержит горизонтальное основание, к которому посредством четырехзвенника присоединен подвижный ограждающий элемент крепи, шарнирно соединенный в верхней части с поддерживающим элементом, подкрепленным гидростойкой, шарнирно прикрепленной к поддерживающему элементу и основанию, и расположенный в пазу основания гидродомкрат его передвижки. К верхней части ограждающего элемента шарнирно закреплена подпружиненная панель, к противоположному концу которой шарнирно присоединена зубчатая рейка, другой конец которой контактирует с шестерней электрогенератора. Электрогенератор закреплен на внутренней стороне ограждающего элемента и соединен проводом с аккумулятором, размещенным на нижней поверхности поддерживающего элемента. Зубчатая рейка выполнена из шарнирно соединенных звеньев, каждое из которых имеет на верхней стороне противоизгибочный выступ. Длина зубчатой рейки установлена равной суммарной длине целого количества звеньев, минимально превышающей расстояние максимального удаления нижнего конца подвижной панели от верхней точки шестерни электрогенератора.
На фиг. 1 изображен вид сбоку на секцию крепи до обрушения пород кровли.
На фиг. 2 изображен вид сбоку на секцию крепи после обрушения породы.
На фиг. 3 изображена конструкция шарнирной зубчатой рейки.
На фиг. 1 и фиг. 2 показано - горизонтальное основание 1 секции крепи, к которому посредством четырехзвенника 2 присоединен подвижный ограждающий элемент 3, шарнирно соединенный в верхней части с поддерживающим элементом 4, подкрепленным гидростойкой 5, шарнирно прикрепленной к поддерживающему элементу 4 и основанию 1 секции крепи, и расположенный в пазу основания 1 гидродомкрат 6, соединенный со скребковым конвейером 7. К верхней части ограждающего элемента 3 при помощи шарнира 8 и пружины 9 закреплена подвижная панель 10, к противоположному концу которой шарнирно присоединен конец зубчатой рейки 11, другой конец которой контактирует с шестерней электрогенератора 12. Электрогенератор 12 закреплен на внутренней стороне ограждающего элемента 3 и соединен проводом с аккумулятором 13, размещенным на нижней поверхности поддерживающего элемента 4. Секция крепи расположена на почве 14 пласта 15 и поддерживает его кровлю 16.
На фиг 3 показана зубчатая рейка 11, состоящая из шарнирно соединенных звеньев 17, на верхней стороне которых выполнены противоизгибочные выступы 18.
Секция крепи работает следующим образом.
После снятия очистным комбайном стружки с угольного пласта 15 производят опускание гидростойки 5 и поддерживающего элемента 4, выдвигают гидродомкрат 6 и перемещают секцию к пласту 15. Далее распирают гидростойку 5 и, подняв поддерживающий элемент 4, удерживают кровлю 16 над призабойным пространством. Передвижка крепи вслед за прошедшим очистным комбайном (не показан) сопровождается зависанием пород кровли 16 за секцией на некоторое время на шаг обрушения L. В это время благодаря пружинному элементу 9 подвижная панель 10 отклоняется от ограждающего элемента 3 и принимает наклонное положение (в идеале - горизонтальное). Далее, потеряв со временем устойчивость породы, кровли 16 обрушаются. Куски породы давят на подвижную панель 10, которая, поворачиваясь вокруг шарнира 8, опускается. Соединенная одним концом с подвижной панелью 10, зубчатая рейка 11 через проем (не показан) в ограждающем элементе 3, передвигаясь по шестерне электрогенератора 12, вращает его вал, в результате чего вырабатывается электричество. Электричество по проводам поступает в аккумулятор 13, где оно накапливается для дальнейшего использования (для привода секции, освещения забоя, передвижения комбайна и т.д.). Обрушенные породы кровли размещаются на почве 14 пласта 15. Зубчатая рейка 11 на участке от подвижной панели 10 до электрогенератора 12 имеет жесткость и прямолинейную форму благодаря противоизгибочным выступам 18 на верхней стороне шарнирных звеньев 17. Проходя через шестерню электрогенератора 12, зубчатая рейка 11 изгибается и обвисает под действием силы тяжести. При возвратном движении зубчатой рейки 11 противоизгибочные выступы 18 звеньев 17 препятствуют ее прогибанию между электрогенератором 12 и подвижной панелью 10.
После следующего прохода очистного комбайна и отбойки очередной стружки угля от пласта 15 осуществляют очередную передвижку секции, порода кровли 16, за которой зависает и подвижная панель 10, благодаря пружине 9, возвращается на время в отклоненное положение. Далее циклы работы секции и выработки электричества повторяются до полной отработки выемочного столба и завершения обрушения пород в нем. Демонтаж секций и перенос их в следующий выемочный столб позволяет продолжить выработку электроэнергии под землей обрушением других пород кровли.
Конструктивная жесткость зубчатой рейки 11 на участке от подвижной панели 10 до электрогенератора 12 обеспечивает вращение его шестерни, а гибкость за точкой контакта с электрогенератором 12 обеспечивает обвисание рейки и исключает попадание ее в зону нахождения работающих людей. Для исключения потери контакта с шестерней электрогенератора 12, выпадения и поломки длина зубчатой рейки 11 равна суммарной длине целого количества звеньев 17, превышающей расстояние максимального удаления нижнего конца подвижной панели 10 от верхней точки шестерни электрогенератора 12.
Во избежание фрикционного искрения подвижная панель 10 и зубчатая рейка 11 выполняются не из металла, а из углепластика или аналогичного материала, а электрогенераторы 12 используют во взрывозащищенном исполнении.
Таким образом, предлагаемая секция механизированной крепи позволяет исключить травмирование горнорабочих передвигающейся зубчатой рейкой. Правильный конструктивный выбор длины зубчатой рейки исключает ее выпадение и повреждение при перемещении подвижной панели. Все это повышает уровень промышленной безопасности в шахте.
Работоспособность предлагаемой секции механизированной крепи подтверждается практикой использования односторонне изгибающихся цепей, например, в некоторых конструкциях цепных пил на установках деревообработки.