устройство для соединения перекрытия с гидростойкой

Формула изобретения

1. Устройство для соединения перекрытия с гидростойкой, включающее перекрытие с опорной пятой, опирающейся своей опорной площадкой на головку гидростойки, основание перекрытия с отверстием под опорную пяту и ограничитель перемещения головки гидростойки в пределах опорной пяты, отличающееся тем, что опорная пята представляет собой сборную конструкцию и состоит из опорного элемента, двух продольных и двух поперечных боковин, жестко соединенных между собой, упомянутые боковины совместно с основанием опорного элемента образуют пространство для размещения головки гидростойки и ограничителя перемещения ее в пределах опорной пяты, опорная площадка под головку гидростойки расположена на основании опорного элемента и по обе стороны от нее в продольном направлении перекрытия выполнены канавки с цилиндрической поверхностью, при этом в нижней части каждой продольной боковины выполнен вырез для обеспечения поперечного наклона перекрытия, причем ограничитель перемещения гидростойки в пределах опорной пяты выполнен в виде двух скоб -образной формы, которые расположены по обе стороны головки гидростойки в продольном направлении перекрытия так, что их поперечное сечение ориентировано поперек перекрытия, при этом скобы открытой частью обращены вниз и связаны с продольными боковинами опорной пяты посредством пальцев, проходящих через отверстия, выполненные в стенках скоб и упомянутых боковинах, причем головка каждой скобы выполнена по радиусу в поперечном сечении с возможностью ее сопряжения с цилиндрической поверхностью канавки опорного элемента опорной пяты, при этом одна торцевая сторона каждой скобы упирается в поперечную боковину опорной пяты, а другая обращена к головке гидростойки и выполнена со скосом, согласованным с формой головки гидростойки, причем в теле головки гидростойки выполнено сквозное отверстие, ориентированное в продольном направлении перекрытия и в котором размещена ось, свободные концы которой расположены во внутреннем пространстве скоб с возможностью их опирания на пальцы этих скоб при снятии нагрузки с гидростойки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для обеспечения возможности замены в крепи гидростойки с одного типоразмера на другой скобы выполнены съемными, размер каждой из которых согласуют с диаметром заменяемой гидростойки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к механизации очистных работ в угольных шахтах, а более конкретно - к креплению очистных забоев и их сопряжений с подготовительными выработками с использованием механизированных крепей.

Известно устройство для соединения перекрытия механизированной крепи с гидростойкой, включающее перекрытие с опорной пятой, основанием с отверстием, головку штока гидростойки с коническим подголовником и сегментные упоры, расположенные по окружности отверстия в основании перекрытия, в котором выполнены пазы, причем упоры выполнены в виде расположенных в пазах Т-образных пластин, выступы которых оперты на основание перекрытия, при этом количество пластин равняется трем [1].

Недостатком известного соединения перекрытия с гидростойкой является отсутствие средства, обеспечивающего заданное перемещение головки гидросnойки в опорной пяте при разгрузке секции крепи и ее передвижении.

Кроме того, требуются значительные затраты времени на самоустановку головки гидростойки, особенно в условиях, когда перекрытие секции крепи при ее передвижке защемляется породами кровли. Обусловлено это тем, что при опускании гидростойки происходит ее поворот во всех направлениях (в пределах, допускаемых конструкций) до тех пор, пока ее головка не войдет в контакт с упорами своими коническими срезами. Все это снижает эффективность работы известного устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство соединения перекрытия механизированной крепи с гидростойкой, включающее перекрытие с опорной пятой, основание перекрытия с отверстием под шток гидростойки с коническим подголовником, ограничитель в виде пластины с фиксатором и направляющие для пластины, причем последняя выполнена с вырезом под шток гидростойки, а направляющие для пластины укреплены с нижней стороны опорной пяты и снабжены фиксатором, который установлен в отверстиях, выполненных в направляющих со стороны, противоположной вырезу пластины [2].

Недостатком известного устройства является то, что оно предназначено для механизированных крепей очистных забоев и совершенно не может быть использовано в механизированных крепях сопряжения лавы со штреком, перекрытия секций которых должны приспосабливаться в поперечном их направлении к верхнякам штрековой крепи.

Причем данное устройство не решает задачу ограниченного перемещения головки гидростойки в опорной пяте в продольном и поперечном направлениях перекрытия или поперечного наклона перекрытия относительно вертикальной оси гидростойки с целью приспосабливаемости перекрытия к неровностям кровли. Все это ухудшает эксплуатационные качества соединения перекрытия с гидростойкой.

Кроме того, несмотря на простоту технологии монтажа (демонтажа) элементов данного устройства, оно имеет низкую надежность в работе, поскольку не исключена возможность деформации или отрыва выступов основания опорной пяты от воздействия на них головки гидростойки при разгрузке секции крепи. В случае отрыва упомянутых выступов гидростойка выпадает из опорной пяты, вследствие чего возникает необходимость ремонта всей секции крепи с выдачей ее из шахты.

В основу изобретения поставлена задача улучшить эксплуатационные качества соединения перекрытия с гидростойкой за счет удобства компоновки его элементов, влияющего на приспосабливаемость перекрытия и гидростойки к различным режимам и условиям работы крепи, повысить надежность его работы, а также расширить область применения на механизированные крепи очистных забоев со штреком преимущественно арочного сечения.

В соответствии с заявляемым изобретением эта задача решается тем, что в устройстве для соединения перекрытия с гидростойкой, включающем перекрытие с опорной пятой, опирающейся своей опорной площадкой на головку гидростойки, основание перекрытия с отверстием под опорную пяту и ограничитель перемещения головки гидростойки в пределах опорной пяты, согласно изобретению опорная пята представляет собой сборную конструкцию и состоит из опорного элемента, двух продольных и двух поперечных боковин, жестко соединенных между собой, упомянутые боковины совместно с основанием опорного элемента образуют пространство для размещения головки гидростойки и ограничителя перемещения ее в пределах опорной пяты, опорная площадка под головку гидростойки расположена на основании опорного элемента и по обе стороны от нее в продольном направлении перекрытия выполнены канавки с цилиндрической поверхностью, при этом в нижней части каждой продольной боковины выполнен вырез для обеспечения поперечного наклона перекрытия, причем ограничитель перемещения гидростойки в пределах опорной пяты выполнен в виде двух скоб - образной формы, которые расположены по обе стороны головки гидростойки в продольном направлении перекрытия так, что их поперечное сечение ориентировано поперек перекрытия, при этом скобы открытой частью обращены вниз и связаны с продольными боковинами опорной пяты посредством пальцев, проходящих через отверстия, выполненные в стенках скоб и упомянутых боковинах, причем головка каждой скобы выполнена по радиусу в поперечном сечении с возможностью ее сопряжения с цилиндрической поверхностью канавки опорного элемента опорной пяты, при этом одна торцевая сторона каждой скобы упирается в поперечную боковину опорной пяты, а другая обращена к головке гидростойки и выполнена со скосом, согласованным с формой головки гидростойки, причем в теле головки гидростойки выполнено сквозное отверстие, ориентированное в продольном направлении перекрытия и в котором размещена ось, свободные концы которой расположены во внутреннем пространстве скоб с возможностью их опирания на пальцы этих скоб при снятии нагрузки с гидростойки.

При этом для обеспечения возможности замены в крепи гидростойки с одного типоразмера на другой скобы выполнены съемными, размер каждой из которых согласуют с диаметром заменяемой гидростойки.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, указанных выше, и достигаемым техническим результатом следующая.

Одним из существенных признаков заявляемого устройства является то, что опорная пята представляет собой сборную конструкцию, составляющие элементы которой - опорный элемент с опорной площадкой под головку гидростойки, две продольные и две поперечные боковины - жестко соединены между собой и с перекрытием. Указанные элементы опорной пяты просты в конструктивном исполнении и несложны в изготовлении. Такое конструктивное решение опорной пяты позволит разместить в ее внутреннем пространстве не только головку гидростойки (как в прототипе), но и ограничитель ее перемещения, который находится за пределами рабочего пространства секции крепи, что удобно для работающих при эксплуатации устройства.

Кроме того, опорная пята предложенной конструкции выполняет монтажную роль, а именно служит для закрепления элементов ограничителя в ней, и на нее, кроме опорного элемента, не передаются нагрузки от распора гидростойки, что позволяет исключить возможные поломки или деформации опорной пяты.

Отличительной особенностью ограничителя перемещения головки гидростойки в опорной пяте является выполнение его в виде двух скоб - образной формы, которые расположены по обе стороны головки гидростойки с ориентированием их поперечного сечения поперек перекрытия и связаны с продольными боковинами опорной пяты посредством пальцев, проходящих через отверстия в стенках скоб и в этих боковинах.

В головке гидростойки размещена ось, ориентированная вдоль перекрытия так, что ее свободные концы расположены во внутреннем пространстве скоб с возможностью их опирания на пальцы этих скоб при разгрузке гидростойки. Такая взаимосвязь ограничителя с головкой гидростойки позволяет надежно закрепить ее в опорной пяте с ограничением продольных перемещений, исключая, таким образом, поворот гидростойки вокруг своей оси, а также возможность выхода ее из опорной пяты. В результате достигается нормальное заданное положение гидростойки относительно перекрытия при передвижении секции крепи и ее распоре.

Выполнение в нижней части каждой продольной боковины выреза позволяет наклоняться гидростойке в поперечном направлении относительно перекрытия в пределах указанного выреза в процессе приспосабливания перекрытия к неровностям кровли очистных забоев или к верхнякам штрековой крепи. Возможен обратный вариант, когда происходит поперечный наклон перекрытия относительно вертикальной оси гидростойки в процессе приспосабливания его к неровностям кровли или верхнякам штрековой крепи при распоре секции.

Наличие на основании опорного элемента опорной пяты, кроме опорной площадки, симметричных ей и ориентированных в продольном направлении перекрытия канавок с цилиндрической поверхностью и выполнение головки каждой скобы по радиусу обеспечивают сопряжение этих элементов поперек перекрытия, что облегчает центрирование и самоустановку скоб при монтаже, зафиксированных пальцами в боковинах опорной пяты. В то же время в прототипе [2] фиксацию пластин ограничителя осуществляют с помощью болтового соединения, что создает определенные неудобства при их монтаже и в эксплуатации устройства.

Расположение скоб ограничителя в опорной пяте с упором одних торцевых сторон в поперечные боковины пяты и выполнение других торцевых сторон, обращенных к головке гидростойки, со скосами, согласованными с формой головки гидростойки и воспринимающими воздействие гидростойки в случае ее продольного наклона в пределах допустимых зазоров, позволяют работать стенкам скоб на сжатие, что наиболее предпочтительно, чем работа на срез и изгиб, как в прототипе [2].

Известна механизированная штрековая секция [3], в которой устройство для соединения перекрытия с гидростойкой включает опорную пяту, закрепленную в перекрытии и опирающуюся на головку гидростойки, в которой выполнено отверстие под ось, ориентированную в поперечном направлении крепи и которая жестко соединяет головку гидростойки с перекрытием.

Недостатком известного устройства [3] является низкая надежность в работе, поскольку в случае перекоса перекрытия при нагружении секции крепи или наклона гидростойки при ее распоре возможна деформация или поломка оси из-за жесткости ее соединения с перекрытием.

Отсутствует возможность управления положением гидростойки в различных режимах работы крепи и соответственно обеспечение заданного положения ее относительно перекрытия.

Кроме того, известное устройство [3] имеет ограниченную область применения, распространяющуюся для крепления сопряжений очистных забоев со штреком только трапециевидного сечения.

Из изложенного следует, что использование известного соединения [3] по своему назначению не в состоянии решить поставленную в заявляемом изобретении задачу - улучшить эксплуатационные качества соединения и повысить надежность его в работе. А это позволит расширить область применения заявляемого устройства и использовать его не только в механизированных штрековых крепях для выработок трапециевидного сечения, но и в крепях сопряжения для выработок арочного сечения.

Положительный эффект при реализации заявляемого устройства достигается еще и тем, что за счет выполнения скоб ограничителя перемещения головки гидростойки съемными достигается возможность использовать устройство в крепях с разными типоразмерами гидростоек и соответственно сделать устройство более унифицированным, чего не достигается в прототипе [2].

Таким образом, совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого устройства, позволяет наиболее удобно скомпоновать его элементы и соответственно обеспечить приспосабливаемость перекрытия и гидростойки к различным режимам и условиям работы крепи. Все это улучшает эксплуатационные качества соединения перекрытия с гидростойкой, а также позволяет использовать его не только в механизированных крепях очистных забоев, но и в механизированных крепях сопряжения лавы со штреком трапециевидного и арочного сечения. Кроме того, использование заявляемого устройства позволяет повысить надежность работы соединения при упрощении технологии изготовления его элементов.

Из изложенного следует, что существенные признаки заявляемого изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом и из анализа уровня техники не очевидны явным образом для специалиста, что характеризует изобретательский уровень заявляемого технического решения.

На фиг. 1 изображено описываемое устройство, общий вид, в разрезе по продольной оси симметрии (когда крепь выполняет функции поддержания кровли), на фиг. 2 - разрез по А-А фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б фиг. 1; на фиг. 4 - вид по стрелке В фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Г-Г фиг. 4 (пунктиром показан поперечный наклон перекрытия относительно вертикальной оси гидростойки); на фиг. 6 - вид по стрелке Д фиг. 1 (фрагмент основания опорного элемента).

Устройство для соединения перекрытия с гидростойкой содержит перекрытие 1 с опорной пятой 2, опирающейся своей опорной площадкой 3 на головку 4 гидростойки 5, основание 6 перекрытия 1 с отверстием 7 под опорную пяту 2 и ограничитель 8 перемещения головки 4 гидростойки 5 в пределах опорной пяты 2.

Опорная пята 2 представляет собой сборную конструкцию и состоит из опорного элемента 9, двух продольных 10 и двух поперечных 11 боковин, жестко связанных между собой. Боковины 10 и 11 выходят из перекрытия 1 вниз по вертикали за пределы отверстия 7 в основании 6 перекрытия 1 симметрично относительно вертикальной оси гидростойки 5, образуя совместно с основанием 12 опорного элемента 9 свободное пространство 13 для размещения головки 4 гидростойки 5 и ограничителя 8 перемещения ее в пределах указанного пространства 13 (фиг. 1, 2).

Опорная площадка 3 опорной пяты 2 под головку 4 гидростойки 5 расположена на основании 12 опорного элемента 9, и относительно этой площадки 3 по обе стороны от нее в продольном направлении перекрытия 1 выполнены канавки 14 с цилиндрической поверхностью (фиг. 6).

В свою очередь, ограничитель 8 перемещения гидростойки 5 в пространстве 13 опорной пяты 2 выполнен в виде двух скоб 15 - образной формы, которые расположены по обе стороны головки 4 гидростойки 5 в продольном направлении перекрытия 1 так, что их поперечное сечение ориентировано поперек перекрытия 1.

При этом скобы 15 открытой частью обращены вниз и связаны с продольными боковинами 10 опорной пяты 2 посредством пальцев 16, проходящих через отверстия 17 и 18 в стенках 19 скоб 15 и в упомянутых боковинах 10 соответственно (фиг. 1, 2, 3).

Головка 20 скоб 15 выполнена в поперечном сечении по радиусу с возможностью ее сопряжения с цилиндрической поверхностью канавок 14 опорного элемента 9, обеспечивая таким образом центрирование и самоустановку скоб 15 во время их монтажа в опорной пяте 2 (фиг. 2).

Причем скобы 15 размещены в пространстве 13 опорной пяты 2 так, что одна торцевая сторона 21 упирается в поперечные боковины 11 опорной пяты 2, а другая торцевая сторона 22, обращенная к головке 4 гидростойки 5, выполнена со скосом 23, согласованным с формой головки 4 гидростойки 5 (фиг. 1).

Размер скоб 15 по длине перекрытия 1 зависит от того, как будет занято пространство 13 в опорной пяте 2 после установки гидростойки 5 заданного типоразмера. При замене гидростойки в крепи, в зависимости от условий ее эксплуатации, с одного типоразмера на другой устанавливают скобу 15, размер которой согласуют с диаметром заменяемой гидростойки.

Для обеспечения ограниченного перемещения гидростойки 5 в пространстве 13 опорной пяты 2 относительно продольной оси перекрытия 1 в теле головки 4 гидростойки 5 выполнено сквозное отверстие 24, ориентированное по длине перекрытия 1 и в котором размещена ось 25 таким образом, что ее свободные концы 26 располагаются во внутреннем пространстве 27 скоб 15, ограниченном снизу пальцами 16 этих скоб 15, на которые могут опираться упомянутые концы 26 оси 25 при снятии нагрузки с гидростойки 5 (фиг. 1, 2).

Чтобы обеспечить заданный конструкцией крепи наклон гидростойки в поперечном направлении перекрытия 1 в нижней части каждой продольной боковины 10 выполнен вырез 28, с краем 29 которого может контактировать боковая поверхность головки 4 гидростойки 5 при ее наклоне в ту или другую сторону (фиг. 4, 5).

Кроме того, на фиг. 5 пунктиром показан предельный поперечный наклон перекрытия 1 в обе стороны от вертикальной оси гидростойки 5, при котором края 29 выреза 28 в продольной боковине 10 упираются в боковую поверхность головки 4 гидростойки 5.

Сборку устройства осуществляют следующим образом.

Вначале монтируют элементы опорной пяты 2 в перекрытии 1 - опорный элемент 9, две продольные и две поперечные боковины 10 и 11, которые жестко соединяют между собой и с перекрытием 1.

Далее устанавливают в отверстии 24 головки 4 гидростойки 5 ось 25 и на ее концы 26 навешивают скобы 15, ориентируя их скосами 23 в сторону головки 4 гидростойки 5. Затем весь этот набор упомянутых элементов совместно с гидростойкой 5 вводят в пространство 13 опорной пяты 2 до контакта головки 4 гидростойки 5 с опорной площадкой 3, а головки 20 скоб 15 с канавками 14 на основании 12 опорного элемента 9. После этого для фиксации скоб 15 в опорной пяте 2 через отверстие 17 в стенках 19 этих скоб и через отверстие 18 в продольной боковине 10 вводят пальцы 16, которые закрепляют известным способом. Затем производят распор гидростойки 5.

Демонтаж устройства осуществляется в обратном порядке.

Устройство работает следующим образом.

Исходное положение - перекрытие 1 находится в нагруженном состоянии, т. е. оно опорной площадкой 3 опорной пяты 2 опирается на головку 4 гидростойки 5. Концы 26 оси 25 головки 4 гидростойки 5 находятся во внутреннем пространстве 27 скоб 15, не касаясь их пальцев 16.

При разгрузке секции крепи гидростойка 5 опускается, а вместе с ней опускается и перекрытие 1, опираясь на головку 4 гидростойки 5 своей опорной пятой 2. При этом скобы 15 ограничителя 8 в это время не работают до тех пор, пока свободные концы 26 оси 25 головки 4 гидростойки 5 будут находиться в внутреннем пространстве 27 скоб 15, не касаясь их пальцев 16.

При разгрузке секции крепи возможно защемление перекрытия 1 породами кровли или соседними секциями. Тогда головка 4 гидростойки 5 опускается без перекрытия 1 до тех пор, пока свободные концы 26 оси 25 не войдут в контакт с пальцами 16 скоб 15, через которые усилие разгрузки передается на перекрытие 1 и последнее принудительно опускается, поскольку пальцы 16 связаны с перекрытием 1 через продольные боковины 10 опорной пяты 2.

На фиг. 1, 2 пунктиром показаны концы 26 оси 25, опирающиеся на пальцы 16 скоб 15, препятствующие выпаданию гидростойки 5 из опорной пяты 2 при ее разгрузке.

При передвижке секции крепи перекрытие 1 за счет собственного веса опирается на головку 4 гидростойки 5, а ограничитель 8, размещенный в пространстве 13 опорной пяты 2, удерживает гидростойку 5 от наклона в продольном направлении перекрытия 1 вследствие возможных толчков (или рывков) передвигаемой секции. Достигается это за счет упора боковой поверхности головки 4 гидростойки 5 в скосы 23 торцевой стороны 22 ограничителя 8 (фиг. 3).

Во время распора гидростойки 5 ее головка 4 упирается в опорную площадку 3 опорного элемента 9, а свободные концы 26 оси 25 ориентируются во внутреннем пространстве 27 скоб 15, в результате перекрытие 1 принимает исходное положение.

Однако при волнистой гипсометрии кровли очистного забоя во время распора крепи возможен поперечный наклон перекрытия 1 в процессе приспосабливания его к неровностям кровли в пределах, допустимых вырезом 28 каждой боковины 10, до упора края 29 этого выреза в боковую поверхность головки 4 гидростойки 5 или возможен наклон гидростойки 5 поперек перекрытия 1 до упора боковой поверхности ее головки 4 в край 29 выреза 28 боковины 10. При это обеспечение заявляемым устройством приспосабливаемости перекрытия 1 в поперечном его направлении к неровностям кровли позволит его использовать в механизированных крепях сопряжения очистных забоев со штреком, имеющим арочное сечение.

Предложенное устройство обеспечивает следующие преимущества по сравнению с прототипом [2].

В данном устройстве давление горных пород кровли передается на гидростойку 5 только через опорный элемент 9 опорной пяты 2. На другие элементы опорной пяты 2 (продольные и поперечные боковины 10, 11) и съемные элементы ограничителя 8 (скобы 15 и пальцы 16) указанная нагрузка не передается, что исключает деформацию или поломку элементов опорной пяты 2 и ограничителя 8. Причем последний воспринимает лишь нагрузку от собственного веса гидростойки 5 и перекрытия 1 при снятии с них нагрузки во время передвижения секции крепи. То есть предложенная компоновка элементов опорной пяты 2 и ограничителя 8 повышает надежность устройства в эксплуатации.

Выполнение ограничителя 8 в виде скоб 15 с пальцами для крепления их в перекрытии 1 позволяет избавиться от нежелательных, особенно в шахтных условиях, резьбовых креплений.

Не происходит выпадания гидростойки 5 из опорной пяты 2 за счет опирания концов 26 оси 25 на пальцы 16 скоб 15, что улучшает ремонтопригодность устройства.

Обеспечивается надежная фиксация головки 4 гидростойки 5 в опорной пяте 2 при снятии нагрузки с секции крепи, что исключает ее поворот вокруг вертикальной оси и обеспечивает ограниченное перемещение.

Обеспечивается фиксированное перемещение гидростойки 5 при ее наклоне вдоль перекрытия, что устраняет в целом наклон секции крепи при ее передвижке.

Обеспечивается приспосабливаемость перекрытия 1 к верхнякам крепи штрека при применении устройства в механизированных крепях сопряжения за счет возможности поперечного наклона перекрытия 1 или гидростойки 5 в заданных пределах.

Элементы устройства, а более конкретно элементы опорной пяты 2 и ограничителя 8, просты по конструкции и надежны в эксплуатации.

Возможна замена в крепи гидростойки 5 с одного типоразмера на другой и ограничителя 8 непосредственно в условиях эксплуатации, т.е. отпадает необходимость выдачи секции крепи на поверхность шахты.

Из сказанного следует, что улучшаются эксплуатационные качества устройства, а следовательно, повышается эффективность его использования с одновременным расширением области применения.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР N 1064011, кл. E 21 D 23/04, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР N 1168729, E 21 D 23/04, 1984 (прототип).

3. Очистные механизированные комплексы ОКП 70./ В.И.Портяненко, А.В.Мозжухин, Н.И.Щербаков и др. М., Недра, 1984, с. 41-44.