Перекрытие секции механизированной крепи

 

Изобретение относится к разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом, а именно к механизированным крепям очистных комплексов и агрегатов для выемки маломощных пластов. Задачей изобретения является повышение надежности работы, увеличение службы крепи и удобство монтажно-демонтажных работ. Перекрытие секции механизированной крепи включает состыкованные верхняк и козырек с контактирующими поверхностями, узлы крепления козырька к верхняку. Контактирующие поверхности выполнены из направляющих, наклонных к плоскости перекрытия, и криволинейных опор, перпендикулярных продольной оси перекрытия, причем контактирующие поверхности расположены симметрично относительно продольной оси перекрытия и в шахматном порядке - относительно стыка козырька к верхняку, снабженного узлами крепления. Направляющие могут быть расположены наклонно к продольной оси перекрытия и могут быть выполнены прямолинейными или криволинейными со стороны криволинейных опор. Узел крепления козырька к верхняку может быть выполнен в виде трубы, внутрь которой вставлена ось с насаженной на нее серьгой, конец которой имеет резьбу, или из проката круглого сечения и взаимодействующего с ним клина, и гайки со сферической поверхностью, входящей в коническое гнездо, и контргайки. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

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

Заявляемое перекрытие позволяет повысить распорное усилие и сопротивление забойной части перекрытия механизированной крепи, эквивалентные сплошному жесткому перекрытию, при сохранении минимальных габаритов перекрытия по высоте, а также уменьшить минимальную конструктивную высоту секции крепи и соответственно нижний предел вынимаемой мощности пласта, улучшить состояние кровли в призабойной полосе очистного забоя, повысить технический уровень и ремонтопригодность перекрытия секции механизированной крепи.

При этом сохраняются условия лучшей транспортировки секций крепи при монтажно-демонтажных работах.

Поставленная цель достигается тем, что перекрытие секции механизированной крепи включает состыкованные верхняк и козырек с контактирующими поверхностями, узлы крепления козырька к верхняку. Контактирующие поверхности выполнены из наклонных к плоскости перекрытия направляющих и криволинейных опор, перпендикулярных продольной оси перекрытия, причем контактирующие поверхности расположены симметрично относительно продольной оси перекрытия и в шахматном порядке - относительно стыка козырька к верхняку, снабженного узлами крепления.

Направляющие могут быть расположены наклонно к продольной оси перекрытия. Узел крепления козырька к верхняку выполнен в виде трубы, внутрь которой вставлена ось с насаженной на нее серьгой, конец которой имеет резьбу, и гайки со сферической поверхностью, входящей в коническое гнездо, и контргайки. Узел крепления козырька к верхняку может быть выполнен из проката круглого сечения и взаимодействующего с ним клина.

Известно перекрытие секции механизированной крепи (патент RU №2058488, E 21 D 23/08), снабженное 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.

Недостатками такого решения является размещение гидродомкрата в перекрытии вертикально, что снижает возможность уменьшения толщины верхняка, так как выступающий из него гидродомкрат сводит на нет уменьшение этого габарита.

Кроме того, размещение гидродомкрата в отверстии, выполненном в опорной балке, снижает прочность конструкции, а учитывая, что увеличение габаритов при малой вынимаемой мощности для увеличения прочности перекрытия неприемлемо, работа такого перекрытия будет затруднительна из-за снижения проходного сечения рабочего пространства.

В известном техническом решении (патент RU №2169267, E 21 D 23/06) перекрытие имеет верхняк с опорными клиньями, козырек, шарнирно связанный с верхняком, гидроцилиндр управления козырьком. Верхняк имеет открытый снизу карман, в котором размещен козырек, выполненный с забойной консолью, и опорные клинья, установленные параллельно продольной оси верхняка.

Такая конструкция соединения козырька с верхняком за счет опорных клиньев, установленных в верхняке и управляемых гидроцилиндрами, может обеспечить значительно большую несущую способность козырька, но неравную сплошному жесткому перекрытию. Возникает противоречие между необходимостью уменьшить величину угла между рабочими гранями клина, тем самым увеличивая несущую способность перекрытия, и увеличением этого значения угла до минимального, чтобы не допустить износ их поверхностей и задиры. Это приводит к возрастанию сопротивления от трения, что препятствует возможности регулировки положения козырька.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату (патент SU №1529839 А1, С, E 21 D 23/04) является перекрытие секции механизированной крепи, включающее верхняк и козырек, связанные шарнирным соединением, криволинейные выступы которого установлены в криволинейных пазах того же радиуса, выполненных в верхняке, снабженное проушинами, закрепленными на козырьке брусом, на одном конце которого расположены криволинейные выступы, размещенные в криволинейных пазах верхняка, другой конец которого закреплен на проушинах козырька с помощью пальцев, и гидропатроном, установленным на перекрытии с возможностью взаимодействия с торцом бруса, при этом криволинейные выступы выполнены с дополнительными опорными выступами, имеющими цилиндрическую наружную поверхность, а радиус ее равен радиусам криволинейных пазов.

Недостатками такого устройства являются точечный контакт выпуклой части штока гидропатрона и торца бруса и возникающие при этом значительные контактные напряжения, приводящие к преждевременному износу и задирам контактирующих поверхностей и, как следствие, повышению сопротивления при подъеме и опускании козырька.

Крепление козырька к промежуточному звену - съемному брусу - с помощью пальцев, вставляемых в проушины, ослабляет конструкцию и снижает допустимые нагрузки на козырек.

Гидропатрон с небольшим диаметром поршня (из-за ограниченных габаритов по толщине перекрытия) и максимально возможной настройкой давления предохранительного клапана не может удерживать такую же нагрузку, как сплошное жесткое перекрытие, и обеспечить при этом благоприятное распределение усилий в призабойной зоне крепи.

Эта задача решается согласно изобретению с помощью заявляемого перекрытия секции механизированной крепи и признаков, приведенных в формуле изобретения.

Сущность заявляемого технического решения поясняется на 8 фигурах.

На фиг.1 показан фрагмент перекрытия секции механизированной крепи, вид снизу;

на фиг.2 - тот же фрагмент перекрытия, но козырек расстыкован с верхняком;

на фиг.3 - вид А на фиг.1;

на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1;

на фиг.5 - разрез В-В на фиг.1, где узел крепления имеет трубу;

на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.1, где направляющая прямолинейная;

на фиг.7 - разрез В-В на фиг.1, где узел крепления - круглый прокат с клином;

на фиг.8 - разрез Г-Г на фиг.1 с криволинейной направляющей.

Перекрытие секции механизированной крепи выполнено составным бесшарнирным, состоящим из верхняка 1 и состыкованного с ним козырька 2, имеющих расположенные симметрично относительно продольной оси 3 перекрытия и в шахматном порядке относительно стыка 4 козырька 2 с верхняком 1, контактирующие поверхности 5 и 6, представляющие собой с одной стороны криволинейную опору 7, с другой - наклонную поверхность направляющей 8, расположенные под углом α относительно продольной оси 3 перекрытия.

В зоне каждой контактирующей поверхности 5 и 6 имеется узел крепления 9 козырька с верхняком, для чего внутрь трубы 10 вставлена ось 11, на которую насажена серьга 12, имеющая на цилиндрическом конце резьбу 13.

Резьбовой конец серьги 12 входит в коническое гнездо 14, то есть если ось 11 находится на козырьке, то коническое гнездо (отверстие) - в верхняке, если ось на верхняке, то коническое гнездо - в козырьке, где и крепится гайкой со сферической поверхностью 15 со стороны торца, обращенного в сторону конического гнезда, и контргайкой 16, тем самым образуя соединение козырька 2 с верхняком 1 с "мнимым центром" вращения, который находится со стороны, противоположной вертикальной нагрузке, действующей на перекрытие.

При необходимости установки козырька на одном уровне с верхняком в общей плоскости перекрытия α или под наклоном относительно поверхности верхняка (см. фиг.3, выше - размер d или ниже - размер с) козырек поворачивается вокруг "мнимого центра" вращения соединения, происходит скольжение контактирующих поверхностей 5 и 6 криволинейных опор 7 по наклонным направляющим 8.

Установка положения козырька относительно верхняка и предохранение от расстыковки козырька с верхняком осуществляется за счет узлов крепления 9.

При этом серьга 12 подтягивает ось 11 за счет наворачивания гайки со сферической поверхностью 15 в каждом месте соединения. Чем больше наворачивается гайка со сферической поверхностью 15 на серьгу 12, тем выше приподнимается козырек 2 относительно верхняка 1 (см. фиг.3) от размера с к размеру d до полной ликвидации зазора m (см. фиг.4).

Во время работы, когда на козырек давит кровля пласта, трущиеся контактные поверхности 5 и 6 на плече α (см. фиг.6) и серьга 12 с гайкой со сферической поверхностью 15 воспринимают эту нагрузку.

Внешняя нагрузка, приподнимающая козырек 2 относительно верхняка 1, воспринимается их металлоконструкциями после того, как будет выбран зазор m между козырьком 2 и верхняком 1.

Причем величина приподъема козырька относительно верхняка зависит от фактического значения зазора между металлоконструкциями козырька и верхняка.

Кроме того (см. фиг.7), узел крепления 9 козырька 2 к верхняку 1 может быть выполнен из проката круглого сечения 17, который прижимается к наклонной направляющей 8, образуя контактирующие поверхности 5 и 6, с помощью клина 18, имеющего на цилиндрическом конце резьбу, на которую наворачивается гайка со сферической поверхностью 15 и контргайка 16, и распирающегося между опорой круглого сечения 17 и металлоконструкцией, которой принадлежит коническое гнездо 14.

Кроме того (см. фиг.8), контактирующая поверхность 6 наклонной направляющей 8 может быть выполнена криволинейной с радиусом большим, чем радиус криволинейной опоры 7.

Во время работы перекрытия секции механизированной крепи усилие от давления кровли в призабойной зоне стремится опустить козырек вниз в положение с (см. фиг.3) относительно общей плоскости перекрытия α за счет вращения козырька 2 вокруг верхняка 1 по контактирующим поверхностям 5 и 6 вокруг "мнимого центра" и нагружения узлов крепления 9 козырька с верхняком.

Козырек заранее приподнят на размер d относительно общей плоскости перекрытия α с помощью узлов крепления, которые не дают ему опуститься ниже уровня общей плоскости перекрытия.

Тем самым не сокращается размер по высоте призабойного пространства в лаве, обеспечивая проход и размещение комбайна и конвейера, что очень важно при работе в маломощных пластах.

Кроме того, приподнятый относительно общей плоскости козырек в сочетании с несущей способностью, эквивалентной сплошному жесткому перекрытию, улучшает состояние призабойной зоны в лаве.

При этом сохраняется возможность расстыковки козырька и верхняка и удобство проведения монтажно-демонтажных работ и транспортировки секции крепи в стесненных условиях подземных выработок.

Формула изобретения

1. Перекрытие секции механизированной крепи, включающее состыкованные верхняк и козырек с контактирующими поверхностями, узлы крепления козырька к верхняку, отличающееся тем, что контактирующие поверхности выполнены из наклонных направляющих к плоскости перекрытия и криволинейных опор, перпендикулярных продольной оси перекрытия, причем контактирующие поверхности расположены симметрично относительно продольной оси перекрытия и в шахматном порядке - относительно стыка козырька к верхняку, снабженного узлами крепления.

2. Перекрытие по п.1, отличающееся тем, что направляющие расположены наклонно к продольной оси перекрытия.

3. Перекрытие по п.1, отличающееся тем, что направляющие выполнены прямолинейными.

4. Перекрытие по п.1, отличающееся тем, что направляющие выполнены криволинейными со стороны криволинейных опор.

5. Перекрытие по п.1, отличающееся тем, что узел крепления козырька к верхняку выполнен в виде трубы, внутрь которой вставлена ось с насаженной на нее серьгой, конец которой имеет резьбу, и гайки со сферической поверхностью, входящей в коническое гнездо, и контргайки.

6. Перекрытие по п.1, отличающееся тем, что узел крепления козырька к верхняку выполнен из проката круглого сечения и взаимодействующего с ним клина.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8