Временная передвижная безразгрузочная крепь для горных выработок

 

Изобретение позволяет повысить эксплутационную надежность крепи при обеспечении маневренности на криволинейных участках проводимой горной выработки за счет того, что смежные секции крепи установлены с нахлестом их верхних частей 6, величина которого соответствует шагу передвижения крепи, а связь между смежными секциями выполнена посредством продольной тяги 11 переменной длины с шаровыми шарнирами 13 и 14 по ее концам, закрепленными на верхних частях 6 перекрытий смежных секций. Шаровые шарниры 13 и 14 являются осями поворота секций, не ограничивающими их поворот от любой плоскости. Передвижение крепи осуществляют посекционно с помощью гидроцилиндров передвижения 5. Вначале передвигают забойную секцию 1, одновременно удлиняется составленная из двух частей продольная тяга 11 на величину нахлеста, при этом верхняя часть 6 забойной секции 1 своим хвостовым концом не теряет контакта с цилиндрическим выступом 19, выполненным на переднем конце верхней части 6 линейной секции 2. Затем передвигают линейную секцию 2, при этом продольная тяга 11, расположенная между секциями 1 и 2, уменьшается по длине на величину нахлеста смежных секций, а продольная тяга 11, расположенная между секциями 2 и 3, увеличивается по длине. Далее в аналогичном порядке перемещают остальные секции крепи. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для временного поддержания кровли подготовительных выработок при ведении горнопроходческих работ.

Известна временная передвижная безразгрузочная крепь для горных выработок, включая верхние, нижние боковые перекрытия, гидростойки, гидродомкраты и средства передвижения, а также межсекционные чешуйчатые перекрытия, выполненные из пластин, состоящих из двух частей, одна из которых имеет меньшее поперечное сечение шарнирно закреплена на хвостовой части верхняка, а другая часть пластины установлена с возможностью перемещения относительно верхняка соседней секции [1] Недостатком известной временной крепи является ограниченная возможность поворота ее в горизонтальной плоскости для преодоления криволинейных криволинейных участков выработки, поскольку указанный поворот может быть осуществлен только в пределах зазора между пластинами чешуйчатого перекрытия.

Известна временная передвижная безразгрузочная крепь, включающая связанные между собой гидродомкратами передвижения и перекрытиями отдельные секции, каждая из которых состоит из верхняка, боковин, скатов и механизмов распора с гидростойками, связанными с боковинами и скатами, причем крепь снабжена синхронизаторами перемещения, выполненными в виде четырехзвенных пантографов, компенсаторами поворота, имеющими упорные балки, гидродомкраты поворота и двуплечие шарниры, при этом механизм распора выполнен в виде системы звеньев, шарнирно соединенных с гидростойками и одним из звеньев пантографов, причем другие звенья пантографов имеют общие шарниры с гидростойками и упорными балками, при этом упорные балки связаны с боковинами секций гидродомкратами поворота и двуплечими шарнирами [3] Недостатком известной крепи является сложность ее конструкции, обусловленная наличием в межсекционном пространстве смежных секций гидродомкратов передвижения, связывающих секций между собой, синхронизатора параллельного перемещения секций и компенсатора поворота этих секций, которые наделены функциями вписывания секций крепи в радиус выработки. Поскольку упомянутые механизмы взаимосвязаны во время работы крепи, то в случае поломок одного из них или их элементов, нарушается их совместная работа, а значит и снижается надежность работы крепи в целом, особенно, когда требуется преодолевать крепью криволинейные участки выработки.

Вследствие того, что двуплечие рычаги компенсаторов поворота отнесены от центра секции крепи на значительное расстояние, ограничен поворот этих секций в горизонтальной плоскости и соответственно маневренность в выработках, имеющих криволинейные участки.

Причем в данной крепи не решен вопрос поворота ее секций в вертикальной плоскости.

Кроме того, гидростойка, выполняя функцию распора секций крепи, в известной крепи смещена от вертикальной оси секции и воспринимает горное давление через механизм распора, выполненный в виде системы звеньев, а это также приводит к усложнению конструкции крепи в целом.

Использованы в качестве опор скаты, которые могут воспринимать ограниченное горное давление, поэтому применение известной крепи возможно в выработках при вмещающих породах выше средней прочности. При увеличении горного давления возрастает удельное давление скатов на почву, что может привести к вдавливанию скатов в почву, а это увеличивает сопротивление крепи при ее передвижении.

Другим недостатком известной крепи является то, что перекрытие, расположенное в межсекционном пространстве, воспринимает силы горного давления и перепадает их на смежные секции, а через них и на скаты, что приводит к ухудшению условий эксплуатации крепи.

В связи с изложенными недостатками эта крепь имеет ограниченное применение в выработках, имеющих криволинейные участки, из-за недостаточно надежной работы в описанных условиях.

В основу изобретения поставлена задача повысить эксплуатационную надежность крепи при обеспечении маневренности на криволинейных участках проводимой выработки.

Поставленная задача достигается тем, что во временной передвижной безразгрузочной крепи для горных выработок, включающей связанные между собой гидроцилиндрами передвижения забойную, линейные и концевую секции, каждая из которых содержит перекрытие, состоящее из верхней части и боковых нижних частей, установленных на гидростойках, соединенных с опорами, причем гидроцилиндры передвижения секций крепи шарнирно закреплены на перекрытиях смежных секций, согласно изобретению, смежные секции крепи установлены с нахлестом их верхних частей перекрытий, причем верхние части перекрытий смежных секций связаны между собой посредством продольной тяги переменной длины, ориентированной вдоль оси выработки, соединяющей концами верхние части перекрытий смежных секций посредством шаровых шарниров и состоящей из двух частей, из которых одна часть имеет обойму, которая охватывает входящую в нее другую часть, на конце которой расположен упор с возможностью взаимодействия с обоймой в двух его крайних положениях в зависимости от положения смежных секций относительно друг друга, при этом шаровые шарниры продольной тяги являются осями поворота перекрытий относительно друг друга при изменении положения секций крепи при передвижении, причем длина продольной тяги принята из условия обеспечения постоянного контакта перекрытий смежных секций, из которых линейные и концевая секции на их передних концах имеют цилиндрический выступ с возможностью взаимодействия с хвостовым концом смежной секции и обеспечения таким образом сопряжения верхних частей перекрытий смежных секций при необходимости их поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом каждая гидростойка соединена с опорой в направлении усилия, передаваемого перекрытия на почву выработки.

Причем величина нахлеста верхних частей перекрытий смежных секций соответствует шагу передвижения временной крепи.

В противоположность известному уровню техники заявляемое изобретение значительно упрощено в конструктивном исполнении, а поэтому временная крепь менее материалоемка. Простота конструкции крепи позволяет повысить ее эксплутационную надежность, обеспечивая эффективное поддержание кровли в призабойной зоне выработки вплоть до места установки постоянной крепи, и маневренность на криволинейных участках проводимой выработки.

Известна из уровня техники временная передвижная безразгрузочная крепь [2] секции которой связан между гидродомкратами передвижения, синхронизаторами и перекрытиями, расположенными в межсекционном пространстве, причем каждое перекрытие одним концом шарнирно закреплено в лотке рамы верхняка предыдущей секции посредством осей и с зазором, а другой конец уложен на ролик рамы последующей секции. Однако такое шарнирное соединение перекрытий со смежными секциями позволяет осуществить поворот крепи только в горизонтальной плоскости, а поворот крепи в вертикальной плоскости невозможен вообще из-за того, что синхронизаторы позволяют осуществить параллельное передвижение смежных секций и не позволяют изменить положение в вертикальной плоскости одной секции относительно другой при передвижении, т.е. крепь маневренна только на криволинейных участках выработки в горизонтальной плоскости.

Кроме того, наличие храпового механизма в шахтах ограничивает маневренность крепи, поскольку во время ее работы, при необходимости, невозможно произвести передвижение крепи назад в сторону от забоя.

Указанные недостатки устранены в заявляемом изобретении за счет того, что смежные секции крепи установлены относительно друг друга с нахлестом их перекрытий, равным шагу передвижения временной крепи, что положительно влияет на условия взаимодействия временной крепи с кровлей выработки.

А выполнение связи верхних перекрытий смежных секций посредством продольной тяги с шаровыми по ее концам позволяет обеспечить поворот перекрытий друг относительно друга во время передвижения крепи, поскольку шаровые шарниры являются осями поворота секций.

Выполнение тяги переменной длины позволяет осуществить передвижение каждой секции относительно смежной с ней секции без нарушения контакта между их перекрытиями.

Расположение продольной тяги вдоль оси выработки обеспечивает ориентирование секций по этой оси как при прямолинейном их передвижении, так и при их повороте.

Соединение каждой гидростойки с опорой в направлении усилия, передаваемого перекрытием на почву выработки, обеспечивает оптимальное распределение нагрузок на крепь в целом, что положительно влияет на ее работу. А наличие цилиндрического выступа на одном из концов секций крепи обеспечивает постоянный контакт смежный секций по линии этого выступа независимо от кривизны выработки.

Все указанные технические преимущества заявляемой крепи повышают надежность и эффективность ее применения при обеспечении маневренности в выработках с переменным профилем.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет достигнуть технический результат, который явным образом не следует из сведений об уровне техники, а поэтому оно имеет изобретательский уровень.

На фиг. 1 изображена предлагаемая временная крепь в горной выработке, продольный разрез; на фиг. 2 разрез по А А фиг. 1; на фиг. 3 узел 1 фиг. 1 (в увеличенном виде), положение продольной тяги при сдвинутых смежных секциях; на фиг. 4 то же, что на фиг. 3, положение продольной тяги после перемещения одной секции относительно другой секции.

Временная передвижная безразгрузочная крепь для горных выработок включает забойную 1, линейные 2, 3 и концевую 4 секции, связанные между собой гидроцилиндрами передвижения 5. Количество линейных секций зависит от принятой технологии проведения горной выработки и примененного при этом проходческого оборудования.

Каждая секция крепи состоит из перекрытия, выполненного из верхней части 6 и боковых нижних частей 7, гидростоек 8, соединенных своим корпусом через стакан 9 с боковыми нижними частями 7 и опорами 10, причем каждая гидростойка 8 соединена с опорой 10 в направлении усилия, передаваемого перекрытием на почву выработки. Гидроцилиндры передвижения 5 расположены рассредоточено по периметру перекрытий смежных секций и шарнирно закреплены соответственно на верхних 6 и боковых нижних 7 частях перекрытий этих секций. Причем смежные секции установлены с нахлестом верхних частей 6 перекрытий, при этом величина нахлеста "l" соответствует шагу передвижения временной крепи. Кроме того, верхние части 6 перекрытий смежных секций связаны между собой с помощью продольной тяги 11 переменной длины, ориентированной вдоль оси выработки 12 и соединенной посредством шаровых шарниров 13 и 14 по ее концам соответственно с верхней частью 6 перекрытий смежных секций. При этом шаровые шарниры 13 и 14 продольной тяги 11 являются одновременно осями поворота перекрытий смежных секций относительно друг друга при изменении положения этих секций, т.к. эти шарниры расположены непосредственно в центральной части перекрытий упомянутых секций.

Каждая продольная тяга 11 выполнена составной из телескопически связанных между собой частей 15 и 16. При этом часть 15 тяги 11 имеет обойму 17, охватывающую входящую в нее часть 16 тяги 11, на конце которой расположен упор 18 с возможностью взаимодействия с обоймой 17 в двух крайних положениях и перемещения в ней на расстояние "m", величина которого равна величине нахлеста "l" верхних частей 6 перекрытий смежных секций. Причем длину продольной тяги 11 принимают из условия сохранения контакта верхних частей 6 перекрытий смежных секций после передвижения впередистоящей секции на шаг передвижения временной крепи.

Чтобы обеспечить поворот смежных секций крепи в горизонтальной и вертикальной плоскостях с сохранением контакта верхних частей 6 перекрытий этих секций, линейные 2, 3 и концевая 4 секции имеют на своих передних концах перекрытий цилиндрический выступ 19, взаимодействующий с хвостовым концом перекрытий смежной секции на участке нахлеста верхних частей 6 перекрытий упомянутых секций.

Передвижение временной крепи осуществляется следующим образом.

В исходном положении секции крепи придвинуты друг к другу с нахлестом смежных секций на величину "l" и установлены с активным подпором к кровле, создаваемым известным способом, например, с помощью регулятора давления РД-89 (разработчик ИГД им. А.А.Скочинского); штоки гидроцилиндров передвижения 5 выдвинуты на ход, необходимый для корректировки положения секций относительно друг друга и передвижения их на шаг крепи.

По мере проведения горной выработки 11 производят посекционное передвижение временной крепи к забою 20, за которой устанавливают постоянную крепь 21.

При выделении штоков гидроцилиндров 5 на величину "l" нахлеста смежных забойной 1 и линейной 2 секций происходит передвижение забойной секции 1 без снятия с нее активного подпора и одновременно с ней перемещается часть 15 с обоймой 17 по длине части 16 продольной тяги 11 до взаимодействия обоймы 17 с упором 18. В результате перемещения продольной тяги 11, за счет раздвижки ее частей 15 и 16, она удлинилась на величину "m", равную величину "l" нахлеста смежных секций. При этом верхняя часть 6 перекрытия забойной секции 1 не теряет контакта с цилиндрическим выступом 19, расположенным на верхней части 6 перекрытия линейной секции 2.

Затем производят передвижение линейной секции 2 относительно передвинутой забойной секции 1 выдвижением штока гидроцилиндров передвижения 5 смежных линейных секций 2 и 3 и одновременно вдвижением штоков гидроцилиндров передвижения 5 смежных забойной 1 и линейной 2 секций.

Одновременно с передвижением линейной секции 2 происходит перемещение части 16 тяги 11 обойме 17 части 15 до взаимодействия ее упора 18 с обоймой 17 в крайнем положении, в результате тяга 11 уменьшена по длине на величину "m", равную величине "l" нахлеста смежных секций.

При этом продольная тяга 11 между линейными секциями 2 и 3 увеличивается по длине аналогично ее увеличению при передвижении забойной секции 1.

В аналогичном порядке передвигают следующие линейную 3 и концевую 4 секции. После посекционного передвижения временная крепь готова к новому циклу передвижения. Шарнирное соединение гидроцилиндров передвижения 5 и каждой продольной тяги 11 по ее концам с перекрытиями смежных секций позволяет каждой смежной секции вписываться в радиус проводимой выработки за счет того, что шаровые шарниры 13 и 14 продольных тяг 11 являются осями поворота секций, не ограничивая их поворот в любой плоскости.

Таким образом, предлагаемая компоновка элементов временной крепи позволяет надежно поддерживать обнаженную поверхность выработки в призабойном пространстве, проводимой как прямолинейно, так и в случае необходимости с поворотом в горизонтальной и вертикальной плоскостях. А простота конструкции временной крепи значительно повышает ее эксплутационную надежность.

Формула изобретения

1. Временная передвижная безразгрузочная крепь для горных выработок, включающая связанные между собой гидроцилиндрами передвижения забойную, линейные и концевую секции, каждая из которых содержит перекрытие, состоящее из верхней части и боковых нижних частей, установленных на гидростойках, соединенных с опорами, причем гидроцилиндры передвижения секций крепи шарнирно закреплены на перекрытиях смежных секций, отличающаяся тем, что смежные секции крепи установлены с нахлестом их верхних частей перекрытий, причем верхние части перекрытий смежных секций связаны между собой посредством продольной части переменной длины, ориентированной вдоль оси выработки, соединяющей концами верхние части перекрытий смежных секций посредством шаровых шарниров и состоящей из двух частей, из которых одна часть имеет обойму, которая охватывает входящую в нее другую часть, на конце которой расположен упор с возможностью взаимодействия с обоймой в двух его крайних положениях в зависимости от положения смежных секций относительно друг друга, при этом шаровые шарниры продольной тяги являются осями поворота перекрытий относительно друг друга при изменении положения секций крепи при пережвижении, причем длина продольной тяги принята из условия обеспечения постоянного контакта перекрытий смежных секций, из которых линейные и концевая секции на их передних концах имеют цилиндрический выступ с возможностью взаимодействия с хвостовым концом смежной секции и обеспечения таким образом сопряжения верхних частей перекрытий смежных секций при необходимости их поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом каждая гидростойка соединена с опорой в направлении усилия, передаваемого перекрытия на почву выработки.

2. Крепь по п.1, отличающаяся тем, что величина нахлеста верхних частей перекрытий смежных секций соответствует шагу передвижения временной крепи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4