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 или межслоевой толщи.
Известна конструкция секции механизированной крепи, содержащая основание, шарнирно связанное с ним в виде четырехзвенника Чебышева ограждение, перекрытие, шарнирно связанное с ограждением и две гидравлические стойки, связывающие перекрытие с основанием. Во внутреннем пространстве секции установлен погрузочный желоб с днищем, связанный с проемом, выполненным в ограждении, и заслон, шарнирно связанный с ограждением, снабженный гидроприводом поворота вокруг горизонтальной оси и перфоратором [Секция механизированной крепи очистного забоя мощного пласта с принудительным выпуском угля / Пат. 2513952 Российской Федерации; заявка №2012157489 от 26.12.2012; опубл. 20.04.2014, бюл. №11 (аналог)]. К недостатку данной конструкции следует отнести ее пассивность по отношению к подкровельной или межслоевой толще угольного пласта, не позволяющая организовать выпускаемый поток горной массы требуемой крупности кусков.
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является секция механизированной крепи очистного забоя мощного пласта с принудительным выпуском 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 желоб с бортами, установленный в проеме ограждения. При этом во внутренней полости заслона установлен 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 (прототип)].
Недостатком прототипа является то, что параметры скалывателя, с одной стороны, ограничены геометрическими параметрами заслона, с другой - динамическими параметрами своего привода, которые также ограничены из-за стесненности пространства, в котором скалыватель установлен. Это не позволяет эффективно воздействовать на крепкие угли подкровельной толщи, тем более - на породы кровли.
При селективной выемке угля этот недостаток ограничивает область применения секции крепи угольными пластами, содержащими прослои (партинги) с промышленными (для извлечения) содержаниями ценных химических элементов только внутри пласта, где разрушение массива осуществляют очистным комбайном, а при разработке мощного пласта, нарушенного пережимами по мощности, - пластами с мощностью подкровельной толщи немногим больше длины скалывателя.
Эти недостатки снижают эффективность использования секции механизированной крепи очистного забоя с устройством принудительного выпуска угля.
Цель данного технического решения - повышение эффективности использования секции механизированной крепи очистного забоя с устройством принудительного выпуска угля за счет расширения области ее применения на пласты с большим перепадом мощности и породами кровли, содержащими промышленные концентрации ценных химических элементов в партинге, прилегающем к пласту, путем обеспечения возможности дополнительного воздействия на массив горных пород над секцией.
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, и желоб с бортами, установленный в проеме ограждения, в соответствии с техническим решением в перекрытии на расстоянии равном шагу передвижки от острия скалывателя, выведенного из заслона на уровень верхнего края перекрытия, выполнен поперечный ряд сквозных наклонных каналов, выполненных из отрезков металлической трубы и открывающих доступ из рабочего пространства в закрепное, угол наклона каналов относительно верхнего края перекрытия равен углу наклона заслона при полностью открытом проеме, а количество каналов в ряду не менее пяти.
Конструкция секции крепи поясняется схемами. На фиг. 1 показана схема компоновки секции крепи (вид сбоку); на фиг. 2 - то же (вид в плане); на фиг. 3 - выемка угля в районе повышенной мощности пласта; на фиг, 4 - выемка партинга в породах кровли в зоне пережима мощности 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 перекрытии 3 на расстоянии от острия скалывателя 8, выведенного из заслона на уровень верхнего края перекрытия, равном шагу передвижки крепи перпендикулярно продольной оси выполнен ряд сквозных наклонных каналов 9. Угол наклона каналов относительно верхнего края перекрытия равен углу наклона заслона 6 при открытом проеме 5. Каждый сквозной наклонный канал выполнен в виде отрезка металлической трубы и сообщает рабочее пространство секции крепи и закрепное пространство - пространство над перекрытием. Количество сквозных наклонных каналов в ряду должно быть не менее пяти.
В очистном забое секции крепи связаны между собой гидравлическими домкратами передвижки (не показаны), установленными на основании и обеспечивающими поочередную передвижку секций на забой.
Работа секции механизированной крепи по выемке угля пласта переменной мощности осуществляется следующим образом. В зоне пережима мощности пласта, т.е. когда секция распирается между кровлей и почвой пласта, выпускной проем закрыт заслоном; отбойку угля ведут очистным комбайном. При увеличении мощности пласта (об этом будет свидетельствовать отсутствие пород кровли в потолочине после очередного рабочего хода очистного комбайна) поворачивают (открывают) заслон в секции крепи и продолжают ведение очистных работ уже с выпуском угля подкровельной толщи. При этом сначала определяют мощность подкровельной толщи бурением из рабочего пространства очистного забоя одного наклонного шпура 10 через перекрытие с использованием наклонного канала 9 до кровли пласта. При мощности подкровельной толщи сопоставимой с длиной скалывателя осуществляют обрушение массива подкровельной толщи за счет динамического воздействия на него скалывателем и выпуск угля на забойный конвейер через проем 5. В случае, когда мощность подкровельной толщи значительно больше длины скалывателя через наклонные каналы бурят ряд шпуров 10, по возможности до кровли (этим ослабляют массив угля подкровельной толщи). В следующем цикле (т.е. после передвижки секции крепи на один шаг) скалывателем динамически воздействуют на массив угля подкровельной толщи непосредственно по линии ослабления, инициируя тем самым более полное обрушение массива подкровельной толщи и принудительный выпуск порции угля.
При селективной выемке угля и породы партинга, содержащего ценные химические элементы и залегающего в кровле, в каждом шаге передвижки секции крепи бурением параллельных рядов наклонных шпуров 10 через сквозные наклонные каналы в перекрытии секции крепи непосредственно в партинг ослабляют массив и делят его на порции, которые затем скалывателем отделяют от массива.
Таким образом, за счет наличия в перекрытии секции крепи сквозных наклонных каналов обеспечивается возможность воздействия на массив над крепью с целью его ослабления, инициирования разрушения и деления на порции. Это позволяет использовать секцию крепи при разработке пластов с переменной мощностью от средней до мощной, а также при селективной выемке угля и пород прослоя, залегающего в породах кровли пласта. Все это свидетельствует о повышении эффективности использования секции крепи с устройством принудительного выпуска угля, а это и есть цель технического решения.