Устройство для удержания забоя от обрушения
Изобретение относится к угольной отрасли и может быть использовано в механизированных крепях для выемки мощных угольных пластов. Обеспечивает повышение эффективности удержания от обрушения угля и пород кровли в призабойной зоне. Устройство включает закрепленное на верхняке секции крепи гибкое ограждение и закрепленный на ограждении секции крепи прижимной гидродомкрат. Гидродомкрат установлен с возможностью взаимодействия с гибким ограждением. Гибкое ограждение закреплено на верхняке секции крепи посредством размещенного в призабойной зоне под верхняком секции крепи вращающегося носителя в виде барабана или ролика, снабженного устройством для подтягивания гибкого ограждения, которое выполнено с возможностью его всестороннего изгиба и аккумулирования на вращающемся носителе. Прижимной гидродомкрат соединен штоковым концом с поперечной балкой с шипами, скрепленной с нижним основанием гибкого ограждения, а другим концом укреплен на рамной опоре, закрепленной на ограждении или перекрытии секции крепи, и снабжен управляющим гидродомкратом, шарнирно закрепленным на этой опоре. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.
Предложение относится к угольной отрасли и может быть использовано в механизированных крепях для выемки мощных угольных пластов.
Проблема удержания забоя от обрушения актуальна: ежегодно на шахтах травмируются и гибнут люди от обрушения угля в призабойной зоне, простаивают очистные комплексы из-за вывалов пород кровли под крепь.
Многолетняя эксплуатация различных типов механизированных крепей, оснащенных металлоемкими щитами удержания забоя от обрушения, с механизированным их управлением на пластах мощностью более 3 м не дала положительных результатов. Практика отработки пластов мощностью 5 м механизированными комплексами показывает, что вывалы угля происходят в зависимости от горно-геологических условий на различной высоте, в том числе из средней части забоя, после чего верхнюю часть угольного забоя и обрушающуюся кровлю удержать щитами известных конструкций невозможно.
Известно "Устройство для крепления верхней части забоя" (а.с. №723171, м.кл. Е 21 D 23/00), в котором жесткий консольный щиток для удержания забоя шарнирно соединен с передней консолью перекрытия и управляется гидродомкратом, шарнирно связанным с перекрытием секции и щитком.
Аналогичные конструкции ограждающих устройств применяются и в современных механизированных крепях, однако их эффективность незначительна: они способны относительно надежно перекрывать забой от кровли максимум 2500 мм, тогда как неогражденным остается забой высотой 2500-3500 мм при вынимаемой мощности 5-6 м.
Известно устройство для крепления забоя очистной выработки (а.с. №900011, кл. Е 21 D 23/04), в котором прижимной щит выполнен в виде решетки из упругих поперечных пластин (балок) с пазами, что позволяет устанавливать их в любом месте по высоте упругих вертикальных элементов (тросов), установленных в пазы (с помощью известного болтового крепления) и упругой выгнутой в сторону забоя пластины (имеющей большую несущую способность), расположенной вертикально в середине щита, причем прижимной щит шарнирно соединен с козырьком, а телескопические траверсы шарнирно прикреплены к перекрытию секции крепи и связаны с распорными гидродомкратами.
Однако это устройство также имеет недостатки - конструктивно сложно и многодетально, не может перекрывать всю потенциально опасную плоскость очистного забоя, не может исключить прорыв пород кровли под крепь при выпуске на призабойный конвейер отжатого угля.
Известно устройство для удержания забоя от обрушения (а.с. №1219819, м.кл. Е 21 D 23/06), содержащее закрепленный на перекрытии секции механизированной крепи с помощью шарнира и гидродомкрата ограждающий щит, выполненный из звеньев, шарнирно соединенных между собой осями, и прижимные гидродомкраты, при этом оси снабжены ползунами с фиксаторами, а звенья выполнены из параллельных балок, концы которых подвижно установлены в ползунах, при этом оси звеньев шарнирно связаны с прижимными гидродомкратами, другие концы которых закреплены на консольном ограждении секции механизированной крепи.
Это известное решение по некоторым признакам можно назвать прототипом - в части прижимания к забою относительно гибкого щита гидродомкратами.
Однако это устройство может быть эффективным при контактном взаимодействии крепи с плоскостью забоя и в предложенном варианте неприменимо для обычных механизированных крепей; кроме того, ограждение металлоемко и не решает задачи ограждения всей опасной зоны забоя.
Целью предложения является повышение эффективности удержания от обрушения угля и пород кровли в призабойной зоне.
С этой целью гибкое ограждение закреплено на верхняке секции крепи посредством размещенного в призабойной зоне под верхняком секции крепи вращающемся носителе в виде барабана или ролика, снабженного устройством для подтягивания гибкого ограждения, которое выполнено с возможностью его всестороннего изгиба и аккумулирования на вращающемся носителе, при этом прижимной гидродомкрат соединен штоковым концом с поперечной балкой с шипами, скрепленной с нижним основанием гибкого ограждения, а другим концом укреплен на рамной опоре, закрепленной на ограждении или перекрытии секции крепи, и снабжен управляющим гидродомкратом, шарнирно закрепленным на этой опоре; кроме того, устройство дополнительно содержит как минимум один прижимной гидродомкрат с поперечной балкой, не связанной с гибким ограждением.
На фиг.1 изображен боковой вид секции крепи оградительно-поддерживающего типа с предлагаемым устройством;
На фиг.2 - то же, вариант дозированного выпуска горной массы из-за ограждения;
На фиг.3 - боковой вид секции крепи поддерживающе-оградительного типа с предлагаемым устройством.
Сущность предложения в следующем.
На ограждении 1 секции крепи (фиг.1) или на перекрытии 14 (фиг.3) закреплена жесткая рамная опора 2 из скрепленных между собой балок (закрашено черным), на которой шарнирно укреплен прижимной гидродомкрат 3 с рычагом 4, связанным с управляющим гидродомкратом 5, шарнирно закрепленным на одной из балок опоры 2, при этом шток прижимного гидродомкрата 3 соединен с поперечной балкой 6 с рассредоточенными по ее длине шипами 7 для внедрения в забой. Под верхняком секции крепи размещен вращающийся носитель 8 для гибкого ограждения 9, выполненный в виде, например, вращающегося ролика или барабана на боковых кронштейнах с пружинно-возвратным или другим механизмом для поднятия ограждения и наматывания его на вращающийся носитель, при этом расстояние между подвесками или ребордами барабана соответствует ширине гибкого ограждения с незначительным допуском и равно ≈ 0,9 ширины секции крепи. Вращающийся носитель может быть размещен под концом выдвижного верхняка - в этом случае растянутое гибкое ограждение 3 может примыкать к забою по всей площади от кровли пласта до нижнего основания. При размещении его на удалении от носка верхняка примыкание гибкого ограждения 3 к забою можно обеспечить путем перепуска через направляющее устройство 10, выполненное, например, в виде ролика на боковых подвесках, размещенное под носком верхняка (фиг.1, 2).
Гибкое ограждение 9 может быть выполнено, например, в виде полотна из синтетических материалов, мелкоячеистой сетки тросового плетения или типа шинозащитного покрытия, допускающих всесторонний изгиб с облеганием неровностей забоя и аккумулирование на вращающемся носителе 8 в нерабочем положении.
Работа предлагаемого устройства.
При устойчивом забое гибкое ограждение 9 размещено во вращающемся носителе 8, а его нижнее основание с поперечной балкой 6 убрано под крепь вместе с прижимным гидродомкратом 3 (верхнее, правое по стрелке положение прижимного гидродомкрата 3 на фиг.1, 3). Гибкое ограждение 9 легко аккумулируется во вращающемся носителе 8 с помощью возвратно-пружинного или другого механизма, вращающего барабан или ролик при поднятии прижимного гидродомкрата 3. В этом случае вращающийся носитель 8 не мешает выемке угля и перемещению комбайна, т.к. опорная рама 2 размещена относительно него с необходимым зазором.
При необходимости перекрытия забоя (усиленный отжим угля, прохождение зоны геологического нарушения, ремонтные работы на конвейере, крепи, вынужденный длительный простой очистного комплекса) прижимной гидродрмкрат 3 своим управляющим гидродомкратом 5 переводится из своего крайнего верхнего нерабочего положения к забою до нужного уровня, с одновременным разматыванием и опусканием гибкого ограждения 3 - до крайнего нижнего (фиг.1, 3) или до промежуточного (среднее положение прижимного гидродомкрата 3 на фиг.3 или нижнее на фиг.2), при этом гибкое ограждение 9 может прилегать к забою по всей перекрываемой площади, если вращающийся носитель 8 или направляющая 10 будут контактировать с угольным массивом, или оно будет отодвинуто от забоя на некоторое расстояние (на фиг.3 показаны возможные положения гибкого ограждения 9), однако и в этом случае при внедрении шипов 7 поперечной балки 6 в массив при распоре прижимного гидродомкрата 3 устройство обеспечит необходимую безопасность.
При значительном отжиме угля и угрозе обрушения пород кровли в призабойное пространство предлагаемое устройство позволяет осуществить ступенчатый дозированный выпуск отжатого угля 12 из-за ограждения на конвейер, особенно при наличии в нем еще минимум одного прижимного гидродомкрата с поперечной балкой, не связанной с гибким ограждением 9 (при вынимаемой мощности более 5 м количество прижимных гидродомкратов может быть равно 3-4 шт.).
Порядок выпуска горной массы 12 может быть следующим: прижимной гидродомкрат 3 упирается в образованную в результате отжима угля новую плоскость 13 забоя (на фиг.2 она опережает обычный забой 11), удерживая отжатый уголь от обрушения. Другой прижимной гидродомкрат, не связанный с гибким ограждением, поднимается выше прижимного гидродомкрата 3, например, на 1 м и вдавливает свою поперечную балку в ограждение и отжатый уголь, после чего прижимной гидродомкрат 3 сокращается, обеспечивая выпуск угля на конвейер, при этом другой гидродомкрат поджимается к забою до упора в плоскость 13 (фиг.2). После этого прижимной гидродомкрат 3 подводится под вышерасположенный гидродомкрат и распирается, а последний сокращается и поднимается на новую ступень и т.д., принимая в итоге положение, аналогичное гидродомкрату на фиг.1 (показан штрихами). При связности отжатого от забоя угля (иногда "пластины" достигают толщины в десятки сантиметров и протяженности в несколько метров) его разрушение можно осуществлять шипами 7 длиной ≈ 100 мм на поперечной балке 6. Устройство может эффективно противостоять отжиму угля глубиной более 1 м и обрушению пород кровли под крепь с применением нескольких прижимных гидродомкратов необходимой длины.
Предлагаемое устройство в отличие от известных конструкций позволяет активно управлять выпуском на конвейер отжатой горной массы и предотвращать вывалы пород кровли под крепь, обеспечить безопасность работ в призабойной зоне.
1. Устройство для удержания забоя от обрушения, включающее закрепленное на верхняке секции крепи гибкое ограждение и закрепленный на ограждении секции крепи прижимной гидродомкрат, установленный с возможностью взаимодействия с гибким ограждением, отличающееся тем, что гибкое ограждение закреплено на верхняке секции крепи посредством размещенного в призабойной зоне под верхняком секции крепи вращающегося носителя в виде барабана или ролика, снабженного устройством для подтягивания гибкого ограждения, которое выполнено с возможностью его всестороннего изгиба и аккумулирования на вращающемся носителе, при этом прижимной гидродомкрат соединен штоковым концом с поперечной балкой с шипами, скрепленной с нижним основанием гибкого ограждения, а другим концом укреплен на рамной опоре, закрепленной на ограждении или перекрытии секции крепи, и снабжен управляющим гидродомкратом, шарнирно закрепленным на этой опоре.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит, как минимум, один прижимной гидродомкрат с поперечной балкой, не связанной с гибким ограждением.
