СЕКЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ С ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИМИ ОСНОВАНИЕМ И ПЕРЕКРЫТИЕМ

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к техническим средствам для крепления кровли и управления горным давлением в длинных комплексно механизированных очистных забоях при подземной добыче полезных ископаемых.
Известна секция гидравлической механизированной крепи (патент RU №2229606, опубл. 27.05.2004), содержащая основание, состоящее из двух параллельных, опирающихся нижней плоскостью на почву лыж с боковыми направляющими и соединенных порталом, поддерживающие верхняк стойки, установленный между лыжами на портал гидродомкрат передвижки, воздействующий со стороны завала на тягу, размещенную под гидродомкратом передвижки и соединенную со стороны забоя с конвейером, установленный на тягу в вертикальном положении механизм подъема лыж основания с гидродомкратом, включающим цилиндр и шток, при этом шток гидродомкрата механизма подъема снабжен опорой с плоской контактной поверхностью и с возможностью ее перемещения по высоте в направляющих, причем опора выполнена с взаимоответной поверхностью по линии контакта с боковыми направляющими лыж основания.
Недостатками изобретения являются: невозможность передвижки секции крепи с увеличенным подпором; неуравновешенное положение секции крепи в плоскости, перпендикулярной к забою, кровле и почве пласта, приводящее к заклиниванию ее между почвой и кровлей при передвижке с увеличенным подпором; жесткое перекрытие секции крепи исключает возможность увеличения ширины призабойного пространства с поддержанием кровли при повышенном выделении газов в забое; передвижка секции сопровождается квазистатическим и динамическим импульсным силовыми воздействиями на породы непосредственной кровли при снятии нагрузки и осуществлении распора секции, что ухудшает состояние кровли в очистном забое и снижает качество управления горным давлением; невозможность создавать разный распор забойной и завальной частями перекрытия секции крепи в зависимости от особенностей процесса смещения пород кровли при управлении горным давлением.
Известна секция гидравлической шагающей крепи (патент RU №2133828, опубл. 27.07.1999), содержащая две параллельные, опирающиеся на лежачий бок лыжи в качестве опор для поддерживающих верхняк кровли стоек, опертый между лыжами на траверсу цилиндр передвижки, выдвигающийся поршневой шток которого воздействует со стороны закладки на штангу передвижки, которая проходит под цилиндром передвижки и сочленена со стороны груди очистного забоя с забойным конвейером, и опертый на штангу передвижки в вертикальном положении подъемный цилиндр для приподнимания лыж в процессе шагания, при этом подъемный цилиндр установлен на лыжах с возможностью перемещения по высоте в боковых направляющих и соединен с ними посредством U-образного тягового хомута, поддерживаемого по центру подъемным цилиндром.
Недостатками секции гидравлической шагающей крепи являются: невозможность передвижки секции крепи с увеличенным подпором; неуравновешенное положение секции крепи в плоскости, перпендикулярной к забою, к почве и к кровле пласта, приводящее к ее заклиниванию между почвой и кровлей при передвижке с увеличенным подпором; жесткое перекрытие секции крепи исключает возможность увеличения ширины призабойного пространства с поддержанием кровли в случае повышенного выделения газов из пласта и боковых пород в забое; передвижка секции сопровождается квазистатическим и динамическим импульсным силовыми воздействиями секций крепи на породы непосредственной кровли при снятии нагрузки и осуществлении распора, что ухудшает состояние кровли в очистном забое и снижает качество управления горным давлением; невозможность создавать разный подпор кровли забойной и завальной частями перекрытия секции крепи в зависимости от особенностей смещения пород кровли в процессе управления горным давлением.
Известна секция механизированной крепи (патент RU №48584, опубл. 27.10.2005), содержащая основание катамаранного типа, выполненное в виде лыж с боковыми поверхностями, связанных порталом, между которыми располагается тяга, один конец которой соединен с конвейером, а другой - с гидродомкратом передвижки, гидростойки, размещенные между верхняком и основанием, и установленный на тягу в вертикальном положении механизм подъема лыж основания, в виде гидродомкрата, имеющего цилиндр, выполненный со сферической опорой и снабженный цапфами, и шток, закрепленный на портале, при этом цапфы жестко закреплены на цилиндре, выполнены с конусообразными концами, снабжены защитными пластинами, установленными на цапфах и цилиндре, и размещены в замкнутых пазах, выполненных во внутренних боковых поверхностях лыж.
Недостатками изобретения являются: невозможность передвижки секции крепи с увеличенным подпором; неуравновешенное положение секции крепи в плоскости, перпендикулярной к забою, к почве и к кровле пласта, приводящее к заклиниванию ее между почвой и кровлей при передвижке секции с увеличенным подпором; жесткое перекрытие секции крепи исключает возможность увеличения ширины призабойного пространства с поддержанием кровли в случае повышенного выделения газов из пласта и боковых пород в забое; передвижка секции крепи сопровождается квазистатическим и динамическим импульсным силовыми воздействиями крепи на породы непосредственной кровли при снятии нагрузки и осуществление распора секции крепи, что ухудшает состояние кровли в очистном забое и снижает качество управления горным давлением.
Известна секция механизированной крепи (Патент РФ №832001, опубл. 23.05.81, бюл. №19), включающая забойную и посадочную части со стойками, верхняками, основанием, домкратом передвижения, завальную защиту, состоящую из шарнирно соединенных верхнего и нижнего щитов, прикрепленных шарнирно к основанию и перекрытию, и стабилизирующий механизм, содержащий два шарнирно соединенных звена, размещенные в посадочной части и связанные шарнирно с основанием и перекрытием, при этом звенья стабилизирующего механизма выполнены в виде щитов, а оси шарниров, соединяющих щиты между собой, а также с основанием и перекрытием, параллельны осям домкратов передвижения.
Недостатками изобретения являются неуравновешенное положение секции крепи в плоскости, перпендикулярной к забою, к почве и к кровле пласта, приводящее к заклиниванию ее между почвой и кровлей при передвижке с увеличенным подпором; жесткое перекрытие секции крепи исключает возможность увеличения ширины призабойного пространства с поддержанием кровли в случае повышенного выделения газов из пласта и боковых пород в забое; передвижка секции крепи сопровождается квазистатическим и динамическим импульсным силовыми воздействиями крепи на породы непосредственной кровли при снятии нагрузки и осуществление распора секции, что ухудшает состояние кровли в очистном забое и снижает качество управления горным давлением; невозможность создавать разный подпор забойной и завальной частями перекрытия секции крепи в зависимости от особенностей процесса смещения пород кровли при управлении горным давлением.
Известна секция механизированной крепи с направляющей и опорной балками (патент РФ №169381, опубл. 16.03.2017), принятая за прототип, содержащая перекрытие и основание катамаранного типа, выполненное в виде лыж с боковыми поверхностями, связанных порталом, между которыми располагается тяга, один конец которой соединен с конвейером, а другой - с гидродомкратом передвижки, гидростойки, размещенные между верхняком и основанием, и установленный на тягу в вертикальном положении механизм подъема лыж основания, в виде гидродомкрата, имеющего цилиндр, выполненный со сферической опорой и снабженный цапфами, и шток, закрепленный на портале, при этом перекрытие секции выполнено с продольным пазом, в который установлена опорная балка с возможностью перемещения ее на шаг передвижки секции крепи гидродомкратом, шарнирно соединенным одним концом с перекрытием, а другим с опорной балкой, а перекрытие, при перемещении секции, имеет возможность распора в кровлю через неподвижную опорную балку посредством портала с гидропатроном и подшипниковой опорой скольжения.
Недостатками изобретения являются: жесткое основание секции механизированной крепи исключает возможность увеличения ширины призабойного пространства с поддержанием кровли в случае повышенного выделения газов из пласта и боковых пород в забое; секция механизированной крепи исключает возможность ослабления прочности пласта в забое регулированием отжима увеличением ширины призабойного пространства.
Техническим результатами изобретения являются: возможность передвижки забойной ступени секции крепи с повышенным подпором; сохранение неподвижными контактов распорной балки перекрытия секции, направляющей балки основания, завальной ступени с боковыми породами в процессе передвижки забойной ступени секции, что исключает сдвиговые силовые воздействия крепи на породы непосредственной кровли в процессе ее передвижки; обеспечивает в процессе выемки полезного ископаемого выбор большего количества возможных вариантов режимов передвижения секций механизированной крепи при изменении горно-геологических условий.
Технический результат достигается тем, что секция крепи выполнена в виде телескопически соединенных по основаниям и по перекрытиям посадочной и забойной ступеней с возможностью их взаимных смещений не более чем на шаг передвижки секции крепи, при этом основание посадочной ступени выполнено с боковыми балками, охватывающими основание забойной ступени с помощью двух гидродомкратов, цилиндры которых соединены с основанием забойной ступени, а штоки - с боковыми направляющими основания посадочной ступени.
Секция механизированной крепи с телескопическими основанием и перекрытием поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - фронтальный вид, перекрытия и основания сдвинуты;
фиг. 2 - вид сверху;
фиг. 3 - основания секции механизированной крепи, вид сверху;
фиг. 4 - вид спереди;
фиг. 5 - фронтальный вид, перекрытия раздвинуты;
фиг. 6 - вид сверху, перекрытия раздвинуты;
фиг. 7 - фронтальный вид, перекрытия и основания раздвинуты;
фиг. 8 - основания секции механизированной крепи, вид сверху, основания раздвинуты, где:
1 - козырек;
2 - забойное перекрытие;
3 - призабойный портал;
4 - забойные гидростойки;
5 - забойный портал;
6 - шарнир консоли;
7 - посадочное перекрытие;
8 - посадочные гидростойки;
9 - ограждающий щит;
10 - посадочное основание;
11 - забойное основание;
12 - портал основания;
13 - забойный портал основания;
14 - направляющая балка;
15 - забойный конвейер;
16 - забойный гидродомкрат основания;
17 - шарнир забойного гидродомкрата;
18 - гидродомкраты посадочного основания;
19 - опорная балка;
20 - гидродомкрат перекрытий;
21 - подшипник опорной балки;
22 - гидропатрон перекрытия;
23 - гидропатрон основания;
24 - подшипник направляющей балки;
25 - консоль;
26 - шарнир опорной балки.
Секция механизированной крепи состоит из забойной и посадочной частей (ступеней), соединенных телескопически по перекрытиям и основаниям с возможностью их взаимных смещений не более чем на шаг передвижки секции крепи.
Забойная ступень секции механизированной крепи включает в себя (фиг. 1, 3): забойное перекрытие 2, забойное основание 11, забойные гидростойки 4, направляющую балку 14 и механизм компенсационного подъема лыж забойного основания. Забойное основание 11 катамаранного типа выполнено в виде лыж с боковыми поверхностями, связанных забойным порталом основания 13 и порталом основания 12, между которыми расположена направляющая балка 14. Один конец направляющей балки соединен с забойным конвейером 15, а другой конец направляющей балки соединен с забойным гидродомкратом основания 16, шток которого соединен шарниром забойного гидродомкрата 17 с забойным основанием 11. На направляющую балку 14 (фиг. 3 и 4) установлен в вертикальном положении механизм компенсационного подъема лыж забойного основания, выполненный в виде гидропатрона основания 23, опирающегося на направляющую балку 14 через подшипник направляющей балки 24 и имеющего цилиндр, выполненный со сферической опорой и снабженный цапфами, и шток, закрепленный на портале основания 12 и на забойном портале основания 13, при этом цапфы жестко закреплены на цилиндре, выполнены с конусообразными концами, снабжены защитными пластинами, установленными на цапфах и цилиндре, и размещены в замкнутых пазах, выполненных во внутренних боковых поверхностях лыж. Забойные гидростойки 4 соединены с забойным основанием 11 и забойным перекрытием 2 забойной ступени. Забойное перекрытие 2, с забойной стороны (фиг. 2), шарнирно соединено с козырьком 1, имеет призабойный портал 3 и забойной портал 5 с распорно-компенсационными устройствами (фиг. 4) с гидропатронами перекрытия 22 и подшипником опорной балки 21.
Посадочная ступень секции механизированной крепи включает (фиг. 7 и 8) посадочное перекрытие 7 и посадочное основание 10, соединеные между собой ограждающим щитом 9, распорные посадочные гидростойки 8 и опорную балку 19 (фиг. 4), соединенную с одной стороны шарниром опорной балки 26 с посадочным перекрытием 7, а с другой стороны - гидродомкратом перекрытий 20 с забойным перекрытием 2, при этом посадочное основание 10 и забойное основание 11 соединены гидродомкратами посадочного основания 18.
Телескопическое соединение ступеней по перекрытиям осуществлено консолями 25, которые с одной стороны шарниром консоли 6 соединены с посадочным перекрытием 7, с другой стороны консоли 25 входят в пазы забойного перекрытия 2. Соединение оснований посадочной и забойной ступеней выполнено телескопически: внутренние боковые поверхности лыж посадочного основания 10 образуют паз, в который установлены направляющие забойного основания 11 с возможностью взаимного их смещения на шаг передвижки секции крепи.
Устройство работает следующим образом. Работа секции механизированной крепи циклическая. За цикл секция выполняет следующие операции: распор секции в почву и кровлю, выполняемый гидростойками секции крепи, управление сопротивлением гидростоек опусканию пород кровли, осуществляемое клапанным блоком стойки и блоком управления секции крепи, снятие распора, осуществляемое блоком управления секции крепи и клапанными блоками гидростоек, и передвижка секции крепи, выполняемая гидродомкратами оснований и перекрытий секции крепи.
Распорные усилия при передвижке секции: оснований в почву и перекрытий в кровлю переносятся механизмами компенсационного распора с гидропатронами и подшипниковыми опорами скольжения с основания на неподвижную направляющую балку и с перекрытия на неподвижную опорную балку.
Передвижка секции может осуществляться в следующих вариантах в зависимости от технологических и горно-геологических условий в комплексно-механизированном очистном забое.
При неустойчивой непосредственной кровле. В исходном положении забойный конвейер 15 находится у забоя, секция подвинута к забою и к конвейеру (фиг. 1-3). После прохода комбайна с выемкой полосы угля выдвигается только забойное перекрытие 2 гидродомкратом перекрытий 20 с опорой в осевом направлении через опорную балку 19 в посадочное перекрытие 7 через шарнир опорной балки 26 (фиг. 5 и 6). При этом осуществляется распор двух гидропатронов перекрытия 22 через призабойный портал 3, подшипник опорной балки 21 в опорную балку 19 и через забойный портал 5 и второй подшипник опорной балки 21 в опорную балку 19 (фиг. 4). Поджатая к кровле опорная балка 19 неподвижна, обеспечивает поддержание неустойчивой непосредственной кровли и предохраняет ее от разрушения и вывалов.
При ограничениях по газу. С отставанием от очистного комбайна, предусмотренного паспортом комплексно-механизированного очистного забоя, выдвигается забойный конвейер 15 (фиг. 3) вместе с направляющими балками 14 к забою забойными гидродомкратами оснований 16 с опорой через шарнир забойного гидродомкрата основания 17 на забойное основание 11 забойной ступени. Затем перемещается забойное основание 11 забойной ступени секции крепи забойным гидродомкратом основания 16 с опорой на неподвижную направляющую балку 14 с приподьемом оснований распорно-компенсационными устройствами по основанию (фиг. 4). По мере снижения содержания метана в забое до допустимого уровня, в соответствии с правилами безопасности, последовательно перемещаются со снятием распора завальные ступени секций крепи к забою гидродомкратами посадочных оснований 18 (фиг. 8) и гидродомкратами перекрытий 20.
При устойчивой непосредственной кровле и отсутствии ограничений по газу передвижка секций механизированной крепи может осуществляться в любом из вариантов, предусмотренных паспортом крепления очистного забоя: передвижкой каждой секции в целом без использования телескопической раздвижности как с разрывом контакта перекрытия с кровлей, так и с подпором; передвижкой сначала забойных ступеней с разрывом контакта перекрытия с кровлей или с подпором, а затем с отставанием последовательная передвижка посадочных ступеней секций.
Возможны и другие схемы передвижки секций крепи, если они предусмотрены паспортом крепления и управления кровлей очистного забоя в конкретных горно-геологических условиях.