Перекрытие механизированной крепи и способ крепления и управления кровлей в очистном забое

 

Изобретение относится к угольной промышленности и предназначено для подземной разработки угольных месторождений с отработкой пласта длинными очистными забоями с применением механизированных лавных крепей. Задачей изобретения является повышение сопротивления крепи без увеличения ее металлоемкости, повышение скорости крепления и универсальности применения при значительном увеличении диапазона вынимаемой мощности пласта. Перекрытие механизированной крепи включает основной корпус с гнездами для стоек в средней части и с отверстиями для присоединения на забойном конце основного корпуса поворотного корпуса и шарнирно прикрепленного к последнему консольного козырька. Длина поворотного корпуса равна шагу передвижки крепи, он установлен с возможностью поворота относительно основного корпуса на угол не менее 135° от переднего горизонтального положения до положения вниз и в сторону завала с помощью балансира, связанного с отдельным качательным рычагом, приводимым в движение двигательным домкратом с возможностью запирания поворотного корпуса относительно основного в переднем положении в плоскости основного корпуса за счет установки балансира и качательного рычага под углом 180° друг к другу. Способ крепления и управления кровлей в очистном забое включает последовательное крепление кровли и груди забоя вслед за движением комбайна, при котором поворотное перекрытие с консольным козырьком переводится из рабочего положения у груди забоя в заднее положение в сторону завала для пропуска комбайна, после чего поворотный корпус поворачивается вверх, а консольный козырек поворачивается к забою, подхватывая полосу кровли и верхнюю пачку забоя без разгрузки в зоне отбойки угля основной части секции крепи, затем с центрального пульта управления на штреке без присутствия людей в очистном забое производят передвижку става конвейера, после чего производят поочередную разгрузку одной трети всех секций крепи и передвижку их вплотную к забою без оставления прохода перед забойными стойками и одновременно опускают все поворотные корпуса и консольные козырьки с поджатием их к груди забоя и с подхватом местных вывалов кровли размером до двух захватов комбайна, причем в случае перерывов в работе по добыче сохраняется распор кровли с шириной поддерживаемого пространства на один захват уже, чем в обычных комплексах. 2 c.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к угольной промышленности и предназначено для подземной разработки угольных месторождений с применением механизированных лавных крепей.

Известны перекрытия механизированных крепей М137, М138, М142, М143 Российского производства и зарубежных фирм Хемшайдт. Даути. Добсон, Бекорит и КНР (Орлов А.А., Баранов С.Г., Мышляев Б.К. Крепление и управление кровлей в комплексно-механизированных очистных забоях. М.: Недра, 1993, с. 219, рис. 9.1, с. 234, рис. 9.2, с. 251, рис. 9.3, с. 265, рис. 9.4, а также с. 268, табл. 9.6 и с. 270, схемы 9.5).

Конструкция перекрытия является определяющим фактором работы крепи и экономической эффективности всего очистного комплекса.

Из таблице по рис. 9.5 видно, что схема 1 имеет удлиненную консоль в расчете на два прохода перед стойкой, что естественно снижает сопротивление крепи на 1 м² поверхности кровли, зато наличие в крепи качающейся передней консоли улучшает поддержание призабойной полосы кровли, что позволяет охватывать условия с неустойчивой пачкой в кровле пласта. Схема перекрытия N 3 крепи М143 из-за охвата и прохода перед стойкой и прохода за стойкой также приводит к удлинению перекрытия и к возможности работы только в условиях небольшого горного давления. Перекрытие по схеме N 5 крепи М138 также имеет два прохода - и перед стойкой со стороны забоя и за ней, и поэтому для охвата условий с тяжелыми кровлями эта крепь вынуждена иметь четыре стойки на одну секцию. Преимуществом этого перекрытия является наличие козырька консоли и жесткого обрезного ограждения для возможности работы в условиях крупноблочного обрушения тяжелой кровли. Схема перекрытия крепи М142 (N 10) имеет также два прохода, удлиняющих перекрытие и снижающих сопротивление крепи, что потребовало применения четырех стоек. Преимуществом этого перекрытия является оснащение его тремя усовершенствованиями, а именно: качающаяся передняя консоль, наличие выдвижного козырька на этой консоли и, наконец, наличие на выдвижной части плоского прижима для поджатия поверхности забоя в условиях повышенного отжатия пласта.

Иностранные крепи Хемшайдт (N 2), Бекорит (N 4), КНР (N 9) и Добсон (N 11) имеют по одному проходу в крепи, т.к. эти крепи имеют технологию работы по "незаряженной" схеме, т.е. крепь постоянно подтянута к конвейеру и полоса кровли после прохода комбайна не подхватывается перекрытием, что допустимо только в условиях особо прочной и устойчивой кровли.

Перекрытие по схеме N 9 крепи КНР типа ВУ320 17/35 для пластов мощностью 1,7- 3,5 м имеет уменьшенную длину перекрытия, а следовательно, меньшую ширину поддерживаемой полосы кровли и, следовательно, высокое сопротивление крепи на 1 м² площади и дополнительный подпор кровли со стороны ограждения через задний шарнир перекрытия, поскольку в ограждении имеется дополнительная стойка второго ряда. Это перекрытие имеет поворотную консоль со встроенным телескопом, на выдвижной части которого закреплен качающийся поворотный прижим для поджатия груди забоя.

Несмотря на то что эта крепь работает по "незаряженной" технологии с одним проходом для людей за забойным рядом стоек при выемке ленты угля, в принципе можно себе представить, что свежеобнаженная кровля может быть подхвачена телескопической поворотной консолью с одновременным поджатием груди забоя.

Однако даже в этом гипотетическом случае имеется тот недостаток, что при выдвижке телескопического верхняка основное перекрытие должно быть разгружено, т.к. в противном случае выдвижной козырек может быть заклинен в пазах и не сможет подхватить всю поверхность свежеобнаженной кровли. Кроме того, наличие направляющих пазов в поворотной консоли также затруднит выдвижку крепи после передвижки става, т.к. эта операция должна производиться одновременно с сокращением телескопа. В результате работа с "незаряженной" крепью не может быть производительной в условиях, где необходимо сразу же за выемкой угля подхватывать свежеобнаженную кровлю.

Перекрытие крепи М138 (схема N 5) имеет, кроме того, соединение с крепью в виде рычагов, направленных в сторону забоя и соединенных с основанием крепи.

Наличие соединения через рычаги-балансиры применялось также в крепи А-3 (см. Долинский А. М., а.с. N 113502 от 5.06.1958 Гидрофицированная оградительно-поддерживающая крепь), где окна для присоединения оградительной части крепи были направлены в сторону забоя.

Известно перекрытие механизированной крепи, включающее основной корпус с гнездами для стоек в средней части, с отверстиями для присоединения на забойном конце основного корпуса поворотного корпуса и шарнирно прикрепленного к последнему консольного козырька (см. а. с. N 899999, кл. E 21 D 23/00, 05.02.1982 или а.с. N 1481426, кл. E 21 D 23/00, 23.05.1989).

Из тех же источников известен способ крепления и управления кровлей в очистном забое, включающий последовательное крепление кровли и груди забоя вслед за движением комбайна, при котором поворотное перекрытие с консольным козырьком переводится из рабочего положения у груди забоя в заднее положение в сторону завала для пропуска комбайна, после чего поворотный корпус поворачивается вверх, а консольный козырек поворачивается к забою, подхватывая верхнюю полосу кровли и верхнюю пачку забоя без разгрузки в зоне отбойки угля основной части секции крепи.

Задачей каждого изобретения из группы является создание такой конструкции перекрытия, чтобы оно обеспечивало хороший, но единственный проход в крепи за рядом призабойных стоек, повышенное на этой основе сопротивление крепи и одновременно обеспечивало надежный подхват свежеобнаженной кровли с высокой производительностью и одновременно поджатие груди забоя или места отжатия угля у кровли, а также последующую выдвижку секций крепи к ставу без потерь времени на уборку выдвижных козырьков.

Кроме того, задачей является также обеспечение универсальности перекрытия для обслуживания различных по мощности пластов и различных схем крепей с точки зрения привязки механизмом Чебышева (двухбалансирная связь) или с помощью однобалансирной связи, имеющей меньшую металлоемкость и меньшие нагрузки, но недостаточную раздвижность по мощности пласта.

Для решения указанных задач в перекрытии механизированной крепи, включающем основной корпус с гнездами для стоек в средней части, с отверстиями для присоединения на забойном конце основного корпуса поворотного корпуса и шарнирно прикрепленного к последнему консольного козырька, длина поворотного корпуса равна шагу передвижки крепи, он установлен с возможностью поворота относительно основного корпуса на угол не менее 135^o от переднего горизонтального положения до положения вниз и в сторону завала с помощью балансира, связанного с отдельным качательным рычагом, приводимым в движения двигательным домкратом с возможностью запирания поворотного корпуса относительно основного в переднем положении в плоскости основного корпуса за счет установки балансира и качательного рычага под углом 180^o друг к другу.

Для решения задач предлагается также способ крепления и управления кровлей в очистном забое, включающий последовательное крепление кровли и груди забоя вслед за движением комбайна, при котором поворотное перекрытие вместе с консольным козырьком переводится из рабочего положения у груди забоя в заднее положение в сторону завала для пропуска комбайна, после чего поворотный корпус поворачивается вверх, а консольный козырек поворачивается к забою, подхватывая полосу кровли и верхнюю пачку забоя без разгрузки в зоне отбойки угля основной части секции крепи, при этом передвижку става конвейера производят с центрального пульта управления на штреке без присутствия людей в очистном забое, после чего осуществляют поочередную разгрузку одной трети всех секций крепи и передвижку их вплотную к забою без оставления прохода перед забойными стойками и одновременно опускают все поворотные корпуса и консольные козырьки с поджатием их к груди забоя и с подхватом местных вывалов кровли размером до двух захватов комбайна, причем в случае перерывов в работе по добыче сохраняется распор кровли с шириной поддерживаемого пространства на один захват уже, чем в обычных комплексах.

На фиг. 1 представлен общий вид перекрытия, а на фиг. 2 - вид в плане.

Перекрытие включает основной корпус 1, поворотный корпус 2, консольный козырек 3, качательный рычаг 4 на оси 5 с двигательным домкратом 6 и осью 7, на которой посажены два балансира 8, соединенные с поворотным корпусом 2 с помощью пальца 9. Поворотный корпус 2 соединен с основным корпусом 1 посредством пальца 10. Консольный козырек 3 соединен с поворотным корпусом пальцами 11 и домкратом 12. В средней части основного корпуса имеются гнезда 13 для стоек 14. На завальной стороне основного корпуса 1 имеется оградительная часть 15 с отверстиями 16, расположенными на разной высоте для возможности соединения с остальными частями секции крепи (на чертеже не показаны) для возможности работы крепи при разном диапазоне вынимаемой мощности пласта. Против указанных отверстий в оградительной части перекрытия имеются выходные окна 17 в сторону завала для случая соединения перекрытия с ограждением крепи или окна 18 в сторону забоя для случая подсоединения перекрытия с рычагами оснований крепи.

Задачи, решаемые предлагаемым перекрытием, заключаются в повышении сопротивления крепи для работы в условиях тяжелых кровель, снижении площади поддерживаемой полосы кровли, уменьшении металлоемкости конструкции и повышении скорости крепления для работы с высокопроизводительными комбайнами.

Перекрытие работает следующим образом. В исходном положении 19 поворотный корпус 2 и консольный козырек 3 прижаты к забою, занимая вертикальное или любое иное положение в зависимости от формы груди забоя, а крепь максимально приближена к забою, обеспечивая минимизацию ширины поддерживаемой призабойной полосы кровли. При подходе комбайна поворотный корпус 2 и козырек 3 поворачиваются в положение 20, скрываясь для комбайна внутри контура перекрытия, а после прохода комбайна поворачиваются вперед в положение 21, поджимая свежеобнаженную полосу кровли 22 и верхнюю пачку груди забоя 23 или даже 24 в случае местных вывалов из забоя, причем кровля подхватывается ускоренно (движение без трения скольжения) и без разгрузки стоек секции крепи в зоне подрубки пласта, что существенно влияет на устойчивость боковых пород и управление горным давлением.

В случае длительных остановок в работе по добыче крепь ставится в исходное положение, при котором имеющиеся стойки работают до предельного давления по предохранительным клапанам и крепь (учитывая уменьшенную ширину поддерживаемой полосы кровли на шаг передвижки, равный длине поворотного корпуса) оказывается имеет сопротивление существенно большее, чем у обычных крепей с существующими перекрытиями.

Формула изобретения

1. Перекрытие механизированной крепи, включающее основной корпус с гнездами для стоек в средней части, с отверстиями для присоединения на забойном конце основного корпуса поворотного корпуса и шарнирно прикрепленного к последнему консольного козырька, отличающееся тем, что длина поворотного корпуса равна шагу передвижки крепи, он установлен с возможностью поворота относительно основного корпуса на угол не менее 135^o от переднего горизонтального положения до положения вниз и в сторону завала с помощью балансира, связанного с отдельным качательным рычагом, приводимым в движение двигательным домкратом с возможностью запирания поворотного корпуса относительно основного в переднем положении в плоскости основного корпуса за счет установки балансира и качательного рычага под углом 180^o друг к другу.

2. Способ крепления и управления кровлей в очистном забое, включающий последовательное крепление кровли и груди забоя вслед за движением комбайна, при котором поворотное перекрытие с консольным козырьком переводится из рабочего положения у груди забоя в заднее положение в сторону завала для пропуска комбайна, после чего поворотный корпус поворачивается вверх, а консольный козырек поворачивается к забою, подхватывая полосу кровли и верхнюю пачку забоя без разгрузки в зоне отбойки угля основной части секции крепи, отличающийся тем, что передвижку става конвейера производят с центрального пульта управления на штреке без присутствия людей в очистном забое, после чего осуществляют поочередную разгрузку одной трети всех секций крепи и передвижку их вплотную к забою без оставления прохода перед забойными стойками и одновременно опускают все поворотные корпуса и консольные козырьки с поджатием их к груди забоя и с подхватом местных вывалов кровли размером до двух захватов комбайна, причем в случае перерывов в работе по добыче сохраняют распор кровли с шириной поддерживаемого пространства на один захват уже, чем в обычных комплексах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2