Поворотно-выдвижная гидравлическая крепь

Изобретение относится к горному делу, в частности к механизированным крепям, применяемым в подземных очистных забоях при полностью механизированной добыче угля в угольных шахтах. Предложена поворотно-выдвижная гидравлическая крепь, содержащая верхнюю балку, щитовую балку, подъемную раму, основание, регулирующий домкрат, две выдвижные гидравлические колонны, поднимающий основание блок, продвигающий блок, блок защитного щитка, блок телескопической балки, блок гидравлических клапанов управления и опору блока клапанов. Две выдвижные гидравлические колонны расположены параллельно между верхней балкой и основанием, а верхние концы колонн соединены шаровыми шарнирами с верхней балкой, а нижними концами колонн соединены шаровыми шарнирами с основанием. Блок телескопической балки расположен на переднем конце верхней балки, а блок защитного щитка шарнирно соединен с блоком телескопической балки. Верхний конец щитовой балки шарнирно соединен с верхней балкой, а нижний конец щитовой балки шарнирно соединен с верхним концом подъемной рамы. Верхний конец регулирующего домкрата шарнирно соединен со щитовой балкой, а нижний конец регулирующего домкрата шарнирно соединен с основанием. Передний конец и задний конец продвигающего блока шарнирно соединены со скребковым конвейером и основанием соответственно. Поворотно-выдвижная гидравлическая крепь имеет преимущества, включающие в себя большую рабочую площадь, большую вентилируемую площадь, высокую безопасность, высокую надежность, высокую устойчивость и т.д., а также имеет высокую практическую ценность. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к поворотно-выдвижной гидравлической крепи, которая особенно подходит для крепления кровли в подземных очистных забоях при полностью механизированной добыче угля в угольных шахтах, а также может использоваться в других случаях, где требуется крепь.

Уровень техники

Крепь для горной разработки является одним из неотъемлемых видов оборудования на подземных площадках в угольных шахтах. Оборудование крепи, применяемое в угольных шахтах, в основном включает в себя четырехзвенные гидравлические крепи, траектория движения верхней балки которых является лемнискатой (переходной кривой). См. описание, раздел 3, глава 3, том 5, "Mining Support Handbook", опубликовано China Coal Industry Publishing House, 1993, и описание, относящееся к оборудованию крепи в руководстве "Mining Machinery", для академий, "The Eleventh Five-Year Plan", опубликовано China University of Mining and Technology Press, 2010. Четырехзвенные гидравлические крепи появились в шестидесятых годах прошлого века и внедрялись в угольную промышленность в Китае с конца семидесятых годов прошлого века. Вместе с тем, четырехзвенные гидравлические крепи имеют следующее недостатки: 1. малое рабочее пространство и площадь вентиляции, низкие показатели безопасности и сервиса, а также неудобство в техобслуживании и ремонте; 2. поскольку траектория движения верхней балки представлена лемнискатой, требуется соответствующее изменение конструкции, пробное изготовление и тестирование работоспособности для гидравлических крепей для каждого варианта применения, и гидравлические крепи также можно изготавливать только после сертификации тестирования; следствием является низкая эффективность производства; 3. модульные конструкции, стандартные конструкции и конструкции для серийного производства не могут быть реализованы для четырехзвенных гидравлических крепей вследствие конструктивных особенностей таких крепей; как следствие, имеются высокие затраты труда при проектировании, длительный цикл изготовления, высокие трудозатраты и высокая стоимость изготовления. Принимая во внимание недостатки существующих четырехзвенных гидравлических крепей, большое практическое и историческое значение имеет изменение технического принципа и технической конструкции существующих гидравлических крепей.

Раскрытие изобретения

Техническая задача: для преодоления недостатков уровня техники настоящим изобретением предложена поворотно-выдвижная гидравлическая крепь, которая имеет преимущества, включающие в себя простую и надежную технологичную конструкцию, улучшенные показатели работы крепи, большое рабочее пространство, высокую безопасность работы, низкую стоимость изготовления и высокие показатели техобслуживания.

Техническое решение: Поворотно-выдвижная гидравлическая крепь, предложенная в настоящем изобретении, содержит верхнюю балку, щитовую балку, подъемную раму, основание, регулирующий домкрат, продвигающий блок, скребковый конвейер и блок гидравлических клапанов управления, причем передний конец продвигающего блока шарнирно соединен со скребковым конвейером, а задний конец продвигающего блока шарнирно соединен с основанием; две выдвижные гидравлические колонны расположены параллельными между передней частью основания и верхней балкой; верхние концы двух выдвижных гидравлических колонн соединены шаровыми шарнирами с верхней балкой, нижние концы двух выдвижных гидравлических колонн соединены шаровыми шарнирами с основанием, а задняя часть основания сварена с подъемной рамой как одно целое; блок телескопической балки расположен на переднем конце верхней балки, блок защитного щитка шарнирно соединен с передним концом блока телескопической балки, задний конец верхней балки шарнирно соединен со щитовой балкой, а нижний конец щитовой балки шарнирно соединен с верхним концом подъемной рамы; верхний конец регулирующего домкрата шарнирно соединен со щитовой балкой, а нижний конец регулирующего домкрата шарнирно соединен с основанием; верхняя балка выполнена с возможностью поворота вверх и вниз вокруг оси шарнира между ней и щитовой балкой под воздействием двух выдвижных гидравлических колонн; щитовая балка выполнена с возможностью поворота вверх и вниз вокруг оси шарнира между ней и подъемной рамой под воздействием регулирующего домкрата; на основании расположены передняя и задняя соединительные детали, причем на передней соединительной детали выполнен поднимающий основание блок, а на задней соединительной детали установлена опора блока гидравлических клапанов.

Блок гидравлических клапанов управления является управляемым вручную блоком гидравлических клапанов или блоком клапанов с дистанционным электрогидравлическим управлением.

Блок защитного щитка является блоком защитного щитка первого класса, или блоком щитка второго класса, или блоком защитного щитка нулевого класса.

Продвигающий блок является продвигающим блоком с прямым толканием или продвигающим блоком с обратным оттягиванием.

Регулирующий домкрат содержит один стержень домкрата, применяемый отдельно, или два стержня домкрата, применяемых параллельно.

Верхние концы двух выдвижных гидравлических колонн соединены шаровыми шарнирами с верхней балкой, а нижние концы колонн соединены шаровыми шарнирами с основанием.

Диагональная подпорка, содержащая один подпирающий стержень, применяющийся отдельно, или два подпирающих стержня, применяющихся параллельно, расположена между верхней частью подъемной рамы и основанием.

Положительные результаты: основными технологиями, используемыми в поворотно-выдвижной гидравлической крепи, предложенной в настоящем изобретении, являются технология гидравлического выдвижения и технология применения вспомогательного коромысла, где колонны крепи являются выдвижными гидравлическими колоннами, которые могут противодействовать обвалам горной породы и тем самым повышать безопасность и устойчивость крепи. В основной конструкции крепи применена технология использования вспомогательного коромысла, в которой вспомогательное коромысло обеспечивает поворот верхней балки по дугообразной линии, когда основное коромысло перемещается вверх к кровле; с момента, когда основное коромысло вошло в контакт с кровлей, вспомогательное коромысло может обеспечивать поворот верхней балки в небольшом диапазоне; таким образом, расстояние относительного смещения между верхней балкой крепи и кровлей является очень малым, крепь кровли и контроль окружающей горной породы является безопасным и эффективным. Поворотно-выдвижная гидравлическая крепь реализует модульную конструкцию, стандартную конструкцию и серийную конструкцию; гидравлическая крепь с максимальной высотой может перекрывать гидравлическую крепь с меньшей высотой в модуле; таким образом, промежуточные связи уменьшаются, эффективность работы повышается, уменьшаются производственные издержки, и гидравлическая крепь является подходящей для быстрого внедрения. Несколько модулей могут быть предусмотрены в соответствии с давлением и высотой кровли в угольной шахте, и несколько стандартов гидравлической крепи, которые имеют одинаковое рабочее сопротивление, но отличающуюся высоту можно разработать для каждого модуля, причем стандарты высоты отвечают критерию серийного производства; на основе принципа перекрывания крепью максимальной высоты крепи меньшей высоты, прототип крепи максимальной высоты можно пробно изготавливать, тестировать и сертифицировать, поскольку крепь меньшей высоты перекрывается крепью максимальной высоты; таким образом, промежуточные производственные связи могут быть уменьшены, и цикл производства может быть сокращен. Главные преимущества включают в себя:

(1) поворотно-выдвижная гидравлическая крепь, предложенная в настоящем изобретении, реализует модульную конструкцию, стандартную конструкцию и серийную конструкцию; более конкретно, компоненты могут быть выполнены в виде стандартных компонентов, крепи различной высоты могут собираться в стандартных сериях согласно фактическим условиям угольного пласта, а конкретные стандарты крепи можно выбирать согласно требованиям; таким образом, может быть улучшена эффективность производства;

(2) поворотно-выдвижная гидравлическая крепь, предложенная в настоящем изобретении, поддерживает массовое производство; более конкретно, компоненты можно производить на отдельных технологических линиях так, что можно реализовать быстрое и эффективное широкомасштабное производство для достижения цели крупномасштабного и интенсивного применения гидравлической крепи в угольных шахтах;

(3) поворотно-выдвижная гидравлическая крепь, предложенная в настоящем изобретении, обеспечивает большое рабочее пространство и большую площадь вентиляции, подходит для применения в угольных шахтах с риском выброса газа, является легкой, безопасной и удобной в использовании, а также имеет высокую устойчивость и широкую практическую применимость.

(4) В поворотно-выдвижной гидравлической крепи, предложенной в настоящем изобретении, применяется технология вспомогательного коромысла; более конкретно, вспомогательное коромысло обеспечивает верхней балке быстрый, плавный и надежный вход в контакт с кровлей после входа основного коромысла в контакт с кровлей; дополнительно, в сравнении с обычными гидравлическими крепями, в поворотно-выдвижной гидравлической крепи, предложенной в настоящем изобретении, расстояние относительного смещения между верхней балкой и кровлей значительно уменьшено; поэтому улучшены безопасность крепи кровли и контроль окружающей горной породы.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана схема конструкции примера 1 настоящего изобретения.

На фиг. 2 показана схема конструкции примера 2 настоящего изобретения.

На фигурах:

1 - верхняя балка;

2 - щитовая балка;

3 - подъемная рама;

4 - основание;

5 - регулирующий домкрат;

6 - выдвижные гидравлические колонны;

7 - поднимающий основание блок;

8 - продвигающий блок;

9 - скребковый конвейер;

10 - блок защитного щитка;

11 - блок телескопической балки;

12 - блок гидравлических клапанов управления;

13 - опора блока клапанов;

14 - передняя соединительная деталь;

15 - задняя соединительная деталь;

16 - диагональная подпорка.

Осуществление изобретения

Ниже настоящее изобретение будет дополнительно описано согласно примерам, показанным на прилагаемых чертежах.

Пример 1. Как показано на фиг. 1, поворотно-выдвижная гидравлическая крепь, предложенная в настоящем изобретении, в основном содержит верхнюю балку 1, щитовую балку 2, подъемную раму 3, основание 4, регулирующий домкрат 5, две выдвижные гидравлические колонны 6, поднимающий основание блок 7, продвигающий блок 8, скребковый конвейер 9, блок 10 защитного щитка, блок 11 телескопической балки, блок 12 гидравлических клапанов управления, опору 13 блока клапанов, переднюю соединительную деталь 14 и заднюю соединительную деталь 15. Верхняя балка 1, щитовая балка 2, подъемная рама 3 и основание 4 выполнены из стального листа или стальных профилей с помощью сварки. Передняя соединительная деталь 14 и задние соединительные детали 15 выполнены из толстого стального листа с помощью сварки и приварены к основанию 4 как единое целое. Блок 12 гидравлических клапанов управления является управляемым вручную блоком клапанов или блоком клапанов с дистанционным электрогидравлическим управлением, служит в качестве центра манипулирования крепью, и может управляться вручную или с помощью дистанционной электрогидравлической системы управления. Передний конец продвигающего блока 8 шарнирно соединен со скребковым конвейером 9, а задний конец продвигающего блока 8 шарнирно соединен с основанием 4; продвигающий блок 8 является продвигающим блоком с прямым толканием или продвигающим блоком с обратным оттягиванием. Две выдвижные гидравлические колонны 6 расположены параллельно между передней частью основания 4 и верхней балкой 1, верхние концы двух выдвижных гидравлических колонн 6 соединены шаровыми опорами с балкой 1 перекрытия, а нижние концы двух выдвижных гидравлических колонн 6 соединены шаровыми опорами с основанием 4. Задняя часть основания 4 сварена с подъемной рамой 3 как одно целое; блок 11 телескопической балки расположен на переднем конце верхней балки 1, а блок 10 защитного щитка шарнирно соединен с передним концом блока 11 телескопической балки; блок 10 защитного щитка является блоком защитного щитка первого класса, или блоком защитного щитка второго класса, или блоком защитного щитка нулевого класса; блок защитного щитка состоит из защитных щитков, домкрата защитных щитков, поддерживающего защитные щитки, и осей шарниров. Задний конец верхней балки 1 шарнирно соединен со щитовой балкой 2, а нижний конец щитовой балки 2 шарнирно соединен с верхним концом подъемной рамы 3; верхний конец регулирующего домкрата 5 шарнирно соединен со щитовой балкой 2, а нижний конец регулирующего домкрата 5 шарнирно соединен с основанием 4; регулирующий домкрат 5 содержит один стержень домкрата, применяемый отдельно, или два стержня домкрата, применяемые параллельно. Верхняя балка 1 выполнена с возможностью поворота вверх и вниз вокруг оси шарнира между ним и щитовой балкой 2 под воздействием двух выдвижных гидравлических колонн 6; щитовая балка 2 выполнена с возможностью поворота вверх и вниз вокруг оси шарнира между ней и подъемной рамой 3 под воздействием регулирующего домкрата 5; передняя и задняя соединительная детали расположены на основании 4, поднимающий основание блок 7 расположен на передней соединительной детали 14, а опора 13 блока клапанов, снабженная блоком 12 гидравлических клапанов, установлена на задней соединительной детали 15.

Продвигающий блок 8 расположен в основании 4, с двумя концами, соответственно шарнирно соединенными с основанием 4 и скребковым конвейером 9 в очистном забое угольной шахты; продвигающий блок 8 является компонентом, предназначенным для толкания скребкового конвейера 9 и перемещения гидравлической крепи. Когда две выдвижные гидравлические колонны 6 выдвигаются и втягиваются вверх и вниз, верхняя балка 1 поворачивается вверх и вниз вокруг оси шарнира между верхней балкой 1 и щитовой балкой 2; когда регулирующий домкрат 5 выдвигается и втягивается вверх и вниз, щитовая балка 2 поворачивается вверх и вниз вокруг оси шарнира между щитовой балкой 2 и подъемной рамой 3.

Блок 12 гидравлических клапанов управления служит в качестве центра манипулирования для манипулирования и управления поворотно-выдвижной гидравлической крепью, т.е. работой двух выдвижных гидравлических колонн 6, блока 11 телескопической балки, блока 10 защитного щитка, продвигающего блока 8, поднимающего основание блока 7 и регулирующего домкрата 5 крепи манипулируют и управляют с помощью блока 12 гидравлических клапанов управления; блок 12 гидравлических клапанов управления установлен на задней соединительной детали 15 с помощью опоры 13 блока клапанов.

Пример 2. Показанный на фиг. 2 пример 2 является, по существу, одинаковым с примером 1. В данном случае описание идентичных частей опущено. Разница заключается в следующем: между верхней частью подъемной рамы 3 и основанием 4 выполнена диагональная подпорка 16, содержащая один подпирающий стержень, применяемый отдельно, или два подпирающих стержня, применяемых параллельно.

Принцип работы

Для подъема крепи блок 12 гидравлических клапанов управления приводится в действие так, что жидкость под высоким давлением входит в большую камеру двух выдвижных гидравлических колонн 6 и регулирующего домкрата 5, и верхняя балка 1 и щитовая балка 2 поворачиваются и перемещаются вверх; щитовая балка 2 прекращает перемещение вверх, когда она входит в контакт с кровлей, в то время как верхняя балка 1 немного еще поворачивается вокруг оси шарнира между верхней балкой 1 и щитовой балкой 2 под воздействием двух выдвижных гидравлических колонн 6 до достижения начального опорного сопротивления крепи; блок 11 телескопической балки и блок 10 защитного щитка выдвигаются или разворачиваются соответственно, и щитовая балка 2 поворачивается вокруг оси шарнира между ней и подъемной рамой 3 в процессе подъема.

Для опускания крепи блок 12 гидравлических клапанов управления приводится в действие так, что жидкость под высоким давлением входит в малую камеру двух выдвижных гидравлических колонн 6 и регулирующего домкрата 5, верхняя балка 1 и щитовая балка 2 поворачиваются и перемещаются вниз, блок 11 телескопической балки и блок 10 защитного щитка втягиваются, соответственно, верхняя балка 1 поворачивается вокруг оси шарнира между ней и щитовой балкой 2 и одновременно снижается, при этом щитовая балка 2 поворачивается вокруг оси шарнира между ней и подъемной рамой 3 и одновременно снижается; таким образом, верхняя балка 1 и щитовая балка 2 поворачиваются относительно друг друга вокруг своих осей шарниров одновременно, и при этом крепь опускается.

Для толкания скребкового конвейера 9 вперед, блок 12 гидравлических клапанов управления приводится в действие так, что жидкость под высоким давлением входит в малую камеру или большую камеру домкрата в продвигающем блоке 8, вследствие чего скребковый конвейер 9 проталкивается вперед.

Для продвижения гидравлической крепи скребковый конвейер 9 фиксируется, и блок 12 гидравлических клапанов управления приводится в действие так, что жидкость под высоким давлением входит в малую камеру или большую камеру домкрата в продвигающем блоке 8, вследствие чего гидравлическая крепь подтягивается вперед.

Все четыре действия крепи совершаются с помощью приведения в действие блока 12 гидравлических клапанов управления, и последовательность действий крепи определяется согласно ситуации на месте работы в очистном забое; рабочий цикл крепи совершается всегда, когда совершается цикл подъема крепи, опускания крепи, толкания конвейера и продвижения крепи вперед.

1. Поворотно-выдвижная гидравлическая крепь, содержащая верхнюю балку (1), щитовую балку (2), подъемную раму (3), основание (4), регулирующий домкрат (5), продвигающий блок (8), скребковый конвейер (9) и блок (12) гидравлических клапанов управления,

в которой:

передний конец продвигающего блока (8) шарнирно соединен со скребковым конвейером (9), а задний конец продвигающего блока (8) шарнирно соединен с основанием (4);

две выдвижные гидравлические колонны (6) расположены параллельно между передней частью основания (4) и верхней балкой (1);

верхние концы двух выдвижных гидравлических колонн (6) соединены шаровыми шарнирами с верхней балкой (1), нижние концы двух выдвижных гидравлических колонн (6) соединены шаровыми шарнирами с основанием (4), а задняя часть основания (4) сварена с подъемной рамой (3) как одно целое;

блок (11) телескопической балки расположен на переднем конце верхней балки (1), блок (10) защитного щитка шарнирно соединен с передним концом блока (11) телескопической балки, задний конец верхней балки (1) шарнирно соединен со щитовой балкой (2), а нижний конец щитовой балки (2) шарнирно соединен с верхним концом подъемной рамы (3);

верхний конец регулирующего домкрата (5) шарнирно соединен со щитовой балкой (2), а нижний конец регулирующего домкрата (5) шарнирно соединен с основанием (4);

верхняя балка (1) выполнена с возможностью поворота вверх и вниз вокруг оси шарнира между ней и щитовой балкой (2) под воздействием двух выдвижных гидравлических колонн (6);

щитовая балка (2) выполнена с возможностью поворота вверх и вниз вокруг оси шарнира между ней и подъемной рамой (3) под воздействием регулирующего домкрата (5); на основании (4) расположены передняя соединительная деталь и задняя соединительная деталь,

причем на передней соединительной детали (14) выполнен поднимающий основание блок (7), а на задней соединительной детали (15) установлена опора (13) блока клапанов, снабженная блоком (12) гидравлических клапанов.

2. Поворотно-выдвижная гидравлическая крепь по п. 1, в которой блок (12) гидравлических клапанов управления является управляемым вручную блоком гидравлических клапанов или блоком клапанов с дистанционным электрогидравлическим управлением.

3. Поворотно-выдвижная гидравлическая крепь по п. 1, в которой блок (10) защитного щитка является блоком защитного щитка первого класса, или блоком защитного щитка второго класса, или блоком защитного щитка нулевого класса.

4. Поворотно-выдвижная гидравлическая крепь по п. 1, в которой продвигающий блок (8) является продвигающим блоком прямого толкания или продвигающим блоком обратного оттягивания.

5. Поворотно-выдвижная гидравлическая крепь по п. 1, в которой регулирующий домкрат (5) содержит один стержень домкрата, применяемый отдельно, или два стержня домкратов, применяемых параллельно.

6. Поворотно-выдвижная гидравлическая крепь по п. 1, в которой между верхней частью подъемной рамы (3) и основанием (4) расположена диагональная подпорка (16), содержащая один подпирающий стержень, применяемый отдельно, или два подпирающих стержня, применяемых параллельно.