МЕХАНИЗИРОВАННАЯ КРЕПЬ ДЛЯ КРУТЫХ ПЛАСТОВ
POWERED 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).
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, Хорин В.Н. Развитие техники для подземной добычи угля, калийных и марганцевых руд. - М.: Недра, 1985 с.148-167). Это мощные, высокопроизводительные комплексы с устойчивыми механизированными крепями работают при углах падения пласта до 10-15 градусов.
С применением дополнительных устройств (комплексы КМ87ДН, ОКП-70 область применения подобных комплексов может быть расширена по углу падения до 35 градусов.
Известны современные унифицированные комплексы нового технического уровня типа КМ137, КМ138, КМ142, КМ143, КМ144, рассчитанные на пологие угольные пласты с углом падения до 35 градусов (2, Орлов А.А. и др. Крепление и управление кровлей в комплексно механизированных очистных забоях. - М.: Недра, 1993, с.217-279).
Все указанные комплексы невозможно применять на наклонных и крутых пластах с углом залегания свыше 35 градусов 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, патент № RU 2276729 C1, E21D 23/00 от 04.10.2004, Бюл. №14, 20.05.2006).
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 градусов, 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, расположенными в плоскости симметрии основания, секционная направляющая состоит из ДВУХ ШАРНИРНО СОЕДИНЕННЫХ БАЛОК с тремя взаимно параллельными шарнирами, пальцы которых расположены параллельно поверхности почвы и поверхности забоя, причем передняя балка соединена передним шарниром со ставом, средним шарниром - с задней балкой, задняя балка другим концом соединена посредством третьего шарнира - с вертикальным кронштейном основания, а двигательный домкрат секции крепи соединен одним концом со средним шарниром балок, а другим концом соединен с проушинами основания.
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 припятстует развороту, наклону и сползанию в сторону падения пласта.
Сползанию, перекосам и опрокидыванию способствует НЕПРИЖАТОСТЬ БАЗОВОЙ БАЛКИ К ПОЧВЕ ПЛАСТА особенно при обводненности почвы (естественная или при орошение), вибрации выемочного органа при слабых боковых породах (купола над верхняками и зарывание башмака в почву пласта).
Известна механизированная крепь для пластов крутого падения (4, RU 2324820 С1), 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 читого воздуха как внутри ходка, так и внутри капсулы - аппаратного отсека.
Недостатками данной механизированной крепи является следующее.
1. При коррекции крепи с подъемом по восстанию на миг разгружаются все опорные стойки как базовой, так и линейной секции, что повышает вероятность сползания, перекоса или опрокидывания.
2. Размещение катковых опор внутри хвостовиков может привести к их заштыбовке и заклиниванию.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - дальнейшее повышение устойчивости и улучшение передвигаемости крепи на крутом падении за счет изменения компановки ее узлов и механизма коррекции.
Поставленная цель достигается тем, что основания передней и задней стенок базовой секции разделены на три части, телескопически связанные между собой, причем средние их части соединены траверсой, в пазах которой установлены катковые опоры линейной секции. Днище капсулы - аппаратного отсека имеет утолщение в форме изогнутого башмака, окаймляющего траверсу с катковыми опорами. Причем благодаря амортизационному устройству катковой опоры не происходит зажима траверсы.
Такая компановка позволяет, при необходимости корректировки крепи и подъема ее по восстанию пласта, осуществлять этот процесс в три приема с сохранением части гидростоек в распертом состоянии. Это обеспечивает устойчивость крепи на протяжении всего выемочного цикла.
Управляющая электроника должна быть ограждена от виброударных воздействий, например 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 фигурной формы, окаймляющего катковую опору 6 с амортизатором 7, установленную в пазах траверсы 8.
Базовая секция состоит из передней и задней стенок, кинематически связанных по центру между собой траверсой 8, на которой смонтирована линейная секция с катковыми опорами. Основание передней стенки разделено на три части: верхнюю 9, среднюю 10 и нижнюю 11, причем верхняя и нижняя части, телескопически связанные со средней, имеют возможность выдвигаться вместе со стойками распора 12, 13 домкратами коррекции 14, 15. Конструкция задней стенки аналогична передней и определена позициями 16-22 (см. фиг.3).
Базовая и линейная секции кинематически связанны между собой траверсой 8 и двумя домкратами передвижки 23, 24.
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 23, 24. При этом траверса 8 свободно скользит под линейной секцией, давление которой воспринимается башмаком и передается на почву пласта. Затем гидростойки базовой секции 12, 13, 16 и 22 распираются, а гидростойка 2 линейной секции разгружается. При этом амортизаторы 7 приподнимают линейную секцию вместе с башмаком 5, передавая ее вес на катковые опоры 6, и линейная секция подтягивается домкратами 23, 24 к передней стенке базовой секции, переезжая на катковых опорах по траверсе 8. После этого линейная секция гидростойкой 2 распирается в боковые породы.
Такой способ передвижки крепи особенно эффективен при слабой, склонной к вспучиванию почве.
При необходимости коррекции крепи в результате ее сползания или изменения длины лавы за счет перегибов и колебаний угла падения пласта конструкция крепи позволяет передвигать секции по восстанию пласта поочередно, начиная с верхней.
Процесс начинается с разгрузки гидростоек 12, 16 верхних частей оснований передней и задней стенок базовой секции и выдвижения этих частей по восстанию домкратами коррекции 14, 18. После этого гидростойки 12, 16 распираются на новом месте. Затем разгружается гидростойка 2 линейной секции, и средняя часть крепи вместе с траверсой подтягивается вверх теми же домкратами 14, 18, а линейная секция распирается с помощью гидростойки 2 на новом месте. При необходимости передвижку по восстанию средней части секции крепи дополнительно могут осуществлять и домкраты коррекции 15, 20 (особенно на рыхлых почвах).
На третьем этапе разгружаются гидростойки 13, 22, и нижняя часть базовой секции подтягивается домкратами коррекции 15, 20 к распертой на новом месте 2/3 части крепи. Далее гидростойки 13, 22 вновь распираются, и крепь готова к следующему выемочному циклу.
Аналогичный процесс повторяется со всеми секциями от верха до низа лавы. При изменении длины лавы возможен обратных процесс - опускание секций крепи, начиная с самой нижней.
Предлагаемая компановка и кинематика крепи, позволяющие осуществлять подачу секций крепи вверх по восстанию в три этапа, существенно повышают устойчивость крепи на крутом падении, - крепь ни на миг не теряет контакта с боковыми породами.
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.