УСТРОЙСТВО СЕЛЕКТИВНОЙ ОТРАБОТКИ ВЫБРОСООПАСНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

Полезная модель относится к горной промышленности, преимущественно к устройствам отработки выбросоопасных угольных пластов со сложными горно-геологическими условиями.
Известен и рекомендован для применения на практике безопасный локальный способ борьбы с газодинамическими явлениями при отработке выбросоопасных угольных пластов, заключающийся в создании разгрузочной щели по угольному пласту (породному прослою) или ложной кровле вдоль лавы по всей длине очистного забоя, под воздействием которой происходит разгрузка и дегазация призабойной части пласта, достаточная для предотвращения выбросов угля и газа при последующей выемке угля (Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля (породы) и газа [Текст]: РД 05-350-00: утв. Госгортехнадзором Рос. Федерации 04.04.00: ввод в действие с 01.10.00. - М: ФГУП НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России, 2004 - ISBN5-93586-060-0). При этом глубина щели должна быть равна ширине захвата комбайна или шагу передвижки механизированной крепи или струговой установки плюс неснижаемое опережение щелью забоя на величину не менее 0,2 м.
Известен врубокомбайн КА80Щ (Акт и протокол приемочных испытаний опытного образца врубокомбайна КА80Щ [Текст]: - Стаханов: 19.12.1986), предназначенный для отработки выбросоопасных угольных пластов с использованием способа создания разгрузочной щели по угольному пласту. Врубокомбайн КА80Щ выполнен на базе серийного комбайна КА80 и отличается тем, что вместо верхнего барабанного исполнительного органа на нем установлен щеленарезной исполнительный орган, выполненный в виде плоского бара, разворачиваемого в рабочее и транспортное положение с помощью гидроцилиндра.
Врубокомбайн КА80Щ обеспечивает безопасную отработку выбросоопасных угольных пластов, однако ему присущи следующие недостатки: ограниченный диапазон применяемости по мощности пласта; возможность эксплуатации только на пластах с весьма устойчивой кровлей; высокая трудоемкость и опасность выемки ниш на концевых участках лавы из-за необходимости выполнения в них дополнительных противовыбросовых мероприятий; отсутствие возможности селективной отработки пласта при наличии породного прослоя или ложной кровли; низкий сортовой состав и высокая зольность добываемого угля; низкая нагрузка на очистной забой.
Известно устройство для селективной выемки полезных ископаемых (Патент РФ №2024744 от 15.12.1994, МПК Е21С 27/00, Е21С 27/02), которое относится к горной промышленности и предназначено для селективной выемки пластов сложного строения. Устройство для селективной выемки включает очистной комбайн со шнеками для выемки полезного ископаемого и исполнительный орган для выемки породного прослойка, и перегружатель с течкой, продольная ось которых перпендикулярна продольной оси комбайна. Комбайн установлен на забойном конвейере с навесным оборудованием, на котором размещается породный забойный конвейер с наклоном в сторону забоя. На боковой поверхности породного забойного конвейера с завальной стороны установлено ложе кабелеукладчика, которое размещено над рештачным ставом забойного конвейера и смещено к его продольной оси. Механизмы подъема установлены в местах перегрузки породного прослойка на механизмы закладки и выполнены в виде двуплечих рычагов, шарнирно соединенных между собой. Один из рычагов установлен между породным забойным конвейером и навесным оборудованием, а другой - между породным забойным конвейером и механизмом закладки, установленным между секциями механизированной крепи и связаны с ними посредством гидродомкратов передвижки.
Конструкция устройства позволяет применять его также и для селективной отработки выбросоопасных угольных пластов с использованием способа создания разгрузочной щели по угольному пласту, однако устройство обладает рядом недостатков: высокая трудоемкость и опасность выемки ниш на концевых участках лавы из-за необходимости выполнения в них дополнительных противовыбросовых мероприятий; низкий сортовой состав добываемого угля; низкая нагрузка на очистной забой.
Известна струговая установка (Патент РФ №2105147 от 20.02.1998, Е21С 27/32 - прототип), наиболее близкая по конструктивным признакам к предлагаемой полезной модели, используемая при выемке полезного ископаемого с помощью струговых установок и струговых агрегатов. Струговая установка содержит размещенный на конвейере струг с резцовыми головками. Со стороны забоя на конвейере установлена зубчатая рейка. Между резцовыми головками расположено подрезное устройство, выполненное в виде установленного в корпусе на подшипниках вала, с одной стороны которого закреплен диск с резцами, а с другой - зубчатое колесо для взаимодействия с зубчатой рейкой. Подрезное устройство может быть установлено наклонно к почве пласта. Оно может быть установлено с возможность перемещения относительно почвы пласта. Недостатки конструкции прототипа: образуемая подрезным устройством щель не обеспечивает безопасной выемки выбрасоопасного пласта, а конструкция исполнительного органа не позволяет осуществлять селективную выемку пласта.
Задачей полезной модели является повышение безопасности работ, сокращение трудозатрат на выполнение операций на концевых участках лавы, повышение сортового состава и снижение зольности добываемого угля, увеличение нагрузки на очистной забой.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство селективной отработки выбросоопасных угольных пластов, включающее струговую установку, содержащую конвейер с конвейерным ставом, струг, базирующийся на наклонной направляющей, навесное оборудование, приводы конвейера и струга, дополнительно снабжено щеленарезным комбайном и желобом с трубчатой направляющей, расположенным между конвейерным ставом конвейера и навесным оборудованием и имеющим ложе для кабелеукладчика и каналы для тяговой цепи щеленарезного комбайна, причем щеленарезной комбайн содержит корпус и барабанно-баровый исполнительный орган и оснащен вынесенной системой подачи и опорной системой, включающей лыжи, захваты и гидропатроны, корпус щеленарезного комбайна установлен под углом к днищу конвейерного става с наклоном на завальную сторону, а барабанно-баровый исполнительный орган имеет вертикальную ось вращения, изогнутый бар и выполнен поворотным в горизонтальной плоскости относительно корпуса щеленарезного комбайна, который опирается лыжами опорной системы на конвейерный став с забойной стороны, а захватами опорной системы опирается на конвейерный став и трубчатую направляющую с завальной стороны.
Повышение безопасности работ и сокращение трудозатрат на выполнение операций на концевых участках лавы происходит за счет создания щеленарезным комбайном разгрузочной щели вдоль лавы по всей длине очистного забоя, что исключает необходимость выполнения на концевых участках лавы дополнительных противовыбросовых мероприятий.
Повышение сортового состава добываемого угля достигается за счет выемки стругом струговой установки разгруженной части пласта стружками большого сечения.
Снижение зольности добываемого угля достигается раздельной выемкой и транспортированием из очистного забоя породы и угля.
Увеличение нагрузки на очистной забой достигается за счет сокращения непроизводительных затрат времени на выполнение операций на концевых участках лавы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображено устройство селективной отработки выбросоопасных угольных пластов, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (повернуто) при создании разгрузочной щели по ложной кровле; на фиг.3-щеленарезной комбайн на нижней переходной раме с барабанно-баровым исполнительным органом в маневровом положении, общий вид; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3 (повернуто);
на фиг.5 - разрез А-А (вариант) на фиг.1 (повернуто) при создании разгрузочной щели по породному прослою.
Устройство селективной отработки выбросоопасных угольных пластов (фиг.1) состоит из струговой установки 1, которая содержит конвейер 2, включающий в себя верхнюю 3 и нижнюю 4 приводные рамы, верхнюю 5 и нижнюю 6 переходные рамы, конвейерный став 7 с закрепленной на нем с забойной стороны наклонной направляющей 8 и закрепленным на нем с завальной стороны навесным оборудованием 9, струг 10, базирующийся на наклонной направляющей 8, приводы конвейера 11 и 12, приводы струга 13 и 14.
Устройство селективной отработки выбросоопасных угольных пластов (фиг.1 и фиг.2) дополнительно снабжено щеленарезным комбайном 15 с вынесенной системой подачи (на фиг. позицией не обозначена), включающей в себя тяговую цепь 16 и привода 17 и 18, закрепленные на верхней 3 и нижней 4 приводных рамах, и желобом 19 с трубчатой направляющей 20, ложем для кабелеукладчика 21 и каналами 22 для тяговой цепи 16 щеленарезного комбайна 15, закрепленным на конвейерном ставе 7 с завальной стороны между конвейерным ставом 7 и навесным оборудованием 9.
Щеленарезной комбайн (фиг.2) 15 оснащен опорной системой 23, лыжами 24 которой он опирается на конвейерный став 7 с забойной стороны, а захватами 25 которой он опирается на конвейерный став 7 и трубчатую направляющую 19 с завальной стороны и на которых закрепляется посредством прицепных устройств 26 тяговая цепь 16, и барабанно-баровым исполнительным органом 27 с вертикальной осью вращения, причем корпус 28 щеленарезного комбайна 15 установлен под углом к днищу конвейерного става 7 с наклоном на завальную сторону, барабанно-баровый исполнительный орган 27 имеет изогнутый бар 29 и выполнен поворотным в горизонтальной плоскости относительно корпуса 28 щеленарезного комбайна 15 с возможностью жесткой фиксации в рабочем и маневровом положении, опорная система 23 имеет гидропатроны 30, с помощью которых осуществляется регулирование положения щеленарезного комбайна 15 по мощности пласта, а верхняя 5 и нижняя 6 переходные рамы выполнены с возможностью выхода на них щеленарезного комбайна 15.
Устройство селективной отработки выбросоопасных угольных пластов работает следующим образом.
В исходном положении щеленарезной комбайн 15 и струг 10 находятся у верхней переходной рамы 5. Щеленарезной комбайн 15 движется от верхней переходной рамы 5 к нижней переходной раме 6 и вынимает разгрузочную щель 31 глубиной «В», равной шагу передвижки струговой установки плюс 0,2 м, вдоль лавы барабанно-баровым исполнительным орган 27, при этом положение щеленарезного комбайна 15 регулируется гидропатронами 30 опорной системы 23 по мощности пласта таким образом, что разгрузочная щель 31 вынимается по ложной кровле 32 или породному прослойку 33.
Расположение корпуса 28 щеленарезного комбайна 15 под углом к днищу конвейерного става 7 с наклоном на завальную сторону и изогнутый бар 29 барабанно-барового исполнительного органа 27 обеспечивают работу устройства селективной отработки выбросоопасных угольных пластов из-под перекрытия механизированной крепи 34, что позволяет перекрытию механизированной крепи 34 быть максимально приближенным к забою и повышает эффективность управления неустойчивой кровлей.
После выемки разгрузочной щели 31 по всей длине лавы щеленарезной комбайн 15 выходит на нижнюю переходную раму 6 и останавливается, барабанно-баровый исполнительный орган 27 выводится из щели 31 и фиксируется в маневровом положении, а щеленарезной комбайн 15 гидропатронами 30 опорной системы 23 опускается на минимальную высоту и затем в режиме холостого хода перемещается на верхнюю переходную раму 5.
После выемки разгрузочной щели 31 по ложной кровле 32 или породному прослойку 33 включается в работу конвейер 2 струговой установки 1 и транспортирует отбитую породу из лавы.
После окончания транспортировки из лавы отбитой породы в работу включается струговая установка 1, которая стругом 10 производит выемку оставшейся разгруженной части пласта на ее шаг передвижки, а конвейер 2 транспортирует отбитый уголь из лавы.
После выемки оставшейся разгруженной части пласта и транспортирования отбитого угля из лавы струг 10 и конвейер 2 струговой установки 1 останавливаются, а барабанно-баровый исполнительный орган 26 щеленарезного комбайна 15 переводится в рабочее положение. Далее цикл выемки пласта продолжается.
Проведение разгрузочной щели 31 по всей длине лавы предотвращает возможные выбросы угля и газа в лаве и исключает необходимость проведения противовыбросовых мероприятий на концевых участках лавы, что повышает безопасность выполнения работ, сокращает трудоемкость, снижает непроизводительные затраты времени и, тем самым, позволяет значительно повысить нагрузку на очистной забой.
Проведение разгрузочной щели 30 ослабляет пласт и тем самым позволяет стругу 10 разрушать оставшуюся часть пласта стружками большого сечения, что повышает сортовой состав топлива.
Раздельная выемка и транспортирование из лавы породы и угля (селективная выемка) значительно повышает качество топлива.