Перекрытие секции механизированной крепи

 

Использование: для крепления кровли при выемке маломощных пластов очистными механизированными комплексами. Сущность изобретения: перекрытие секции механизированной крепи содержит верхняк, связанный шарниром и гидропатроном с консолью, шарнирно закрепленной к перекрытию. Между шарнирами, связывающими верхняк с консолью, щарнирно закреплен в П-образных проемах двуплечий рычаг с разновеликими плечами. Одно плечо рычага расположено в проеме верхняка и связано с цапфами гидропатрона, а другое расположено в замкнутом со стороны конца двуплечего рычага проеме консоли. Последняя расположена по длине консоли так, что делит плечо консоли на две неравные части, причем завальная часть короче забойной. Ось крепления двуплечего рычага к верхняку может быть расположена между осью, связывающей консоль с верхняком, и цапфами гидропатрона или совпадать с ней. По низу открытого вниз П-образного проема со стороны двуплечего рычага могут быть установлены ограничители хода. Конец рычага со стороны консоли может быть выполнен с валиком для взаимодействия с ограничителями хода. 5 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом, а именно к очистным механизированным крепям комплексов и агрегатов для выемки маломощных пластов.

Известна секция шагающей забойной крепи, включающая кровельный верхняк, стойки, дополнительный верхняк, который на участке, удаленном от главного верхняка, дополнительно удерживается свободным концом коромысла, установленным на конце главного верхняка, причем коромысло шарнирно укреплено на гидравлической стойке между шарниром и своим свободным концом. Известное решение предназначено для работы в поддерживающей крепи с тремя рядами гидравлических стоек, из которых передняя стойка предназначена для управления передней консолью.

Недостатком такого решения является нерациональное использование развиваемых передней гидростойкой усилий. Распор передней консоли осуществляется штоковой полостью, а опрокидывание поршневой полостью. При работе крепи на пластах малой мощности наличие передней стойки уменьшает ширину рабочего пространства для машиниста крепи. Правилами техники безопасности эта величина не может быть меньше 0,7 м. Поэтому наличие передней стойки увеличивает длину секции крепи, ее металлоемкость и повышает нижний предел вынимаемой ее мощности пласта.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является перекрытие секции механизированной крепи, включающее верхняк, связанный шарниром и гидропатроном с консолью, шарнирно связанной с перекрытием, цапфы гидропатрона и опоры гидростоек.

Конструкция прототипа предназначена для работы на пластах малой мощности, однако кинематика такого перекрытия требует для создания хода консоли в вертикальной плоскости, равного h, хода гидропатрона, определяемого как отношение длины завального плеча консоли к забойному плечу консоли, умноженному на h. Отношение длин завальной консоли к забойной принимается близким к диапазону 0,25-0,4, а в реальных конструкциях приближается к 2/3. Нетрудно посчитать, если ход забойного конца консоли по эксплуатационным требованиям принять равным 300 мм вверх и 200 мм вниз, то ход гидропатрона должен составлять (300 + 200):3 ≈ 170 мм. Таким образом, только за счет хода гидропатрона теряют 170 мм свободного сечения очистного забоя по высоте, что неприемлемо для работы на маломощных пластах.

Сущность изобретения заключается в том, что перекрытие снабжено двуплечим рычагом, завальное плечо которого выполнено короче забойного плеча, двуплечий рычаг шарнирно закреплен между осями шарниров, связывающих верхняк с консолью, и расположен в П-образных в поперечном сечении перекрытия проемах, выполненных открытыми понизу вдоль консоли и верхняка, причем одно плечо двуплечего рычага расположено в проеме верхняка и связано с цапфами гидропатрона, а другое плечо расположено в замкнутом со стороны конца двуплечего рычага проеме консоли с возможностью взаимодействия с опорной площадкой консоли, которая расположена по длине консоли так, что делит плечи консоли на две неравные части, завальная часть консоли выполнена короче забойной части.

Кроме того, ось крепления двуплечего рычага к верхняку может быть расположена между осью шарниров, связывающих консоль с верхняком и цапфами гидропатрона. Ось крепления двуплечего рычага к верхняку может совпадать с осью, связывающей консоль с верхняком. По низу П-образного проема консоли со стороны двуплечего рычага могут быть установлены ограничители хода. Конец двуплечего рычага, расположенный в П-образном проеме, со стороны консоли может быть выполнен с валиком, который расположен с возможностью взаимодействия с ограничителями хода. П-образный проем в верхняке может быть выполнен от осей до опор гидростоек.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков изобретения и достигаемым результатом следующая.

Для того, чтобы выполнить перекрытие секции механизированной крепи, обеспечивающее возможность снизить нижний предел вынимаемой мощности, принята схема перекрытия с рычагами, которые шарнирно закреплены на верхняке в пространстве между горизонтальными шарнирами. Для этого рычаг закреплен к верхняку с соотношением плеч завальной его консоли к забойной с соотношением, близким 1:3, а забойный конец этого рычага поддерживает забойную консоль по линии, разделяющей консоль на две части и превращающей ее также в рычаг, в котором сохраняется аналогичное соотношение плеч завальной консоли и забойной, близкое 1:3, т.е. получают систему двух рычагов, общее соотношение плеч в котором соответственно равно или близко 1:6. При этом для получения хода забойного конца консоли равным, как и в прототипе, 300 мм вверх и 200 вниз, т.е. сумме 500 мм, требуется в два раза меньший ход гидропатрона, около 80 мм. Таким образом, в сравнении с прототипом предложенная изобретением схема перекрытия позволяет за счет снижения хода гидропатрона выиграть 80 мм по высоте перекрытия, т. е. увеличить свободное сечение крепи по высоте и снизить на 80 мм нижний предел вынимаемой мощности.

Таким образом, технический результат изобретения выражается в снижении габаритов перекрытия по высоте за счет уменьшения хода гидропатрона ориентировочно в два раза и расширении области применения перекрытия на пласты малой мощности. Кроме того, повышается эксплуатационная надежность перекрытия секции механизированной крепи и безопасность работ.

На фиг. 1 изображено перекрытие секции механизированной крепи, вид сбоку; на фиг. 2 показан вид А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 изображено то же, что на фиг.1, но ось крепления двуплечего рычага к верхняку совпадает с осью, связывающей консоль с верхняком.

Перекрытие секции механизированной крепи включает верхняк 1 с двумя парами проушин 2, которыми он шарнирно связан с соответствующими вильчатыми проушинами 3 консоли 4 с помощью осей 5. По низу вдоль продольной оси верхняка 1 выполнены П-образные в поперечном сечении проемы 6, которые с завальной стороны ограничены жестко встроенными в верхняк опорами 7 гидростоек 8. Аналогичные продольные П-образные проемы 9, заканчивающиеся поперечинами 10, выполнены и в консоли 4 со стороны верхняка 1. В П-образных проемах 6 верхняка 1 и П-образных проемах 9 консоли 4 расположен двуплечий рычаг 11, закрепленный шарнирно к верхняку 1 с помощью оси 12, проходящей через отверстия 13 в верхняке и поперечные отверстия 14 двуплечего рычага. Завальное плечо короче забойного плеча и имеет поверху пазы 15, в которых цапфами 16 установлен гидропатрон 17, головка штока 18 которого взаимодействует с опорной площадкой 19, выполненной внутри П-образного проема верхняка 1. Конец забойного плеча рычага 11 имеет отверстие 20, в которое установлен валик 21 с возможностью взаимодействия с ограничителями 22 хода рычага, выполненными в концах П-образных проемов консоли 4, и опорными площадками 23 консоли. Предохранительная, распределительная аппаратура и гидроразводка на фигурах не показаны.

Для расширения области применения заявляемого перекрытия секции крепи на пласты средней мощности оси 12 крепления рычагов 11 к верхняку 1 могут совпадать с осями 5, связывающими верхняк с консолью 4.

Перекрытие секции механизированной крепи работает следующим образом.

В исходном положении верхняк 1 гидростойками 8 расперт в кровлю, а консоль 4 установлена на одном уровне с верхняком 1. При этом гидропатроны 17 находятся в промежуточном раздвинутом положении и головками штоков 18 упираются в опорные площадки 19 верхняка 1, а цапфами 16 взаимодействуют с пазами 15 двуплечих рычагов 11. Двуплечие рычаги 11 взаимодействуют с опорными площадками 23 консоли 4 и удерживают консоль от опрокидывания гидропатронами 17. Валики 21 расположены над ограничителями 22 хода консоли 4 и не взаимодействуют с ними.

При необходимости распора консоли 4 в кровлю подают давление в поршневые полости гидропатронов 17. При этом за счет взаимодействия головок штоков 18 гидропатронов 17 с опорными площадками 19 верхняка 1 и их цапф 16 с пазами 15 двуплечих рычагов 11 происходит разворот последних по движению часовой стрелки (фиг. 1) относительно осей 12, установленных в отверстиях 13 верхняка 1. Так как двуплечие рычаги 11 одновременно взаимодействуют с консолью 4, то последняя начинает также поворачиваться по движению часовой стрелки относительно осей 5. Процесс длится до тех пор, пока консоль 4 не будет расперта в кровлю. В этом положении консоль 4 удерживается гидропатронами 17. При этом валики 21 не взаимодействуют с ограничителями 22 хода консоли 4.

При необходимости опрокидывания консоли 4 гидропатроны 17 соединяют со сливом. При этом за счет массы консоли 4 последняя начинает поворачиваться относительно осей 5 против движения часовой стрелки. Так как консоль 4 взаимодействует с двуплечими рычагами 11, то рычаги также начинают поворачиваться против движения часовой стрелки относительно осей 12 и за счет взаимодействия пазов 15 с цапфами 16 сокращать гидропатроны 17. Величина опрокидывания консоли 4 контролируется гидропатронами 17. Если в процессе опрокидывания консоль 4 зацепится за неровности забоя, то под действием массы двуплечих рычагов 11 согласно описанному выше гидропатроны 17 продолжают сокращаться. Этот процесс продолжается до тех пор, пока валики 21 не войдут в контакт с ограничителями 22 хода консоли 4. За счет взаимодействия валиков 21 с ограничителями 22 хода исключается возможность выхода двуплечих рычагов 11 из П-образных проемов 9 консоли 4, чем обеспечивается работоспособность перекрытия.

Ввиду того, что двуплечий рычаг 11 закреплен к верхняку 1, например, с соотношением длины завального плеча к длине забойного плеча, близким 1:3, а забойный конец этого рычага поддерживает консоль 4 по линии их взаимодействия, разделяющей консоль на две части и превращающей консоль также в рычаг, закрепленный на верхняке с аналогичным соотношением завального плеча консоли и ее забойного плеча, также близким 1:3, имеют суммарное соотношение плеч системы консоль рычаг, близкое 1:6. При этом, например, для по- лучения общего хода забойного конца консоли около 300 мм вверх и 200 мм вниз, близкого в сумме 500 мм, необходимый ход гидропатрона 17 составит всего около 80 мм, что позволяет использовать предложенное перекрытие в механизированных крепях, отрабатывающих маломощные пласты. Во время статического нагружения консоли 4 нагрузка от нее передается на конец забойного плеча двуплечего рычага 11, завальное плечо которого передает нагрузку через цапфы 16 на гидропатрон 17. При превышении расчетной нагрузки на консоль 4 перекрытия срабатывает предохранительный клапан гидропатрона 17 и консоль опускается до снижения давления в гидропатроне до величины настройки предохранительного клапана. Ось 12 крепления двуплечих рычагов 11 к верхняку 1 может совпадать с осью 5 крепления верхняка 1 и консоли 4. Работа перекрытия секции механизированной крепи аналогична выше описанной. В этом случае суммарное отношение плеч системы консоль-рычаг уменьшается относительно выше описанного (1: 6), однако больше, чем в прототипе.

Формула изобретения

1. ПЕРЕКРЫТИЕ СЕКЦИИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ, включающее верхняк, связанный шарниром и гидропатроном с консолью, шарнирно закрепленной к перекрытию, цапфы гидропатрона и опоры гидростоек, отличающееся тем, что перекрытие снабжено двуплечим рычагом, завальное плечо которого выполнено короче забойного, двуплечий рычаг шарнирно закреплен между осями шарниров, связывающих верхняк с консолью, и расположен в П-образных в поперечном сечении перекрытия проемах, выполненных открытыми понизу вдоль консоли и верхняка, причем одно плечо двуплечего рычага расположено в проеме верхняка и связано с цапфами гидропатрона, а другое плечо расположено в замкнутом со стороны конца двуплечего рычага проеме консоли с возможностью взаимодействия с опорной площадкой консоли, которая расположена по длине консоли таким образом, что делит плечи консоли на две неравные части, завальная часть консоли короче забойной части.

2. Перекрытие по п.1, отличающееся тем, что ось крепления двуплечего рычага к верхняку расположена между осью, связывающей консоль с верхняком и цапфами гидропатрона.

3. Перекрытие по п.1, отличающееся тем, что ось крепления двуплечего рычага к верхняку совпадает с осью, связывающей консоль с верхняком.

4. Перекрытие по пп. 1 3, отличающееся тем, что понизу П-образного проема консоли со стороны двуплечего рычага дополнительно установлены ограничители хода.

5. Перекрытие по пп. 1 4, отличающееся тем, что конец двуплечего рычага, расположенный в П-образном проеме со стороны консоли, выполнен с валиком, который расположен с возможностью взаимодействия с ограничителями хода.

6. Перекрытие по пп. 1 5, отличающееся тем, что П-образный проем в верхняке выполнен от осей до опор гидростоек.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4