крепь для поддержания очистного забоя крутонаклонного угольного пласта

Формула изобретения

Крепь для поддержания очистного забоя крутонаклонного угольного пласта, содержащая опорную балку коробчатого сечения, буровой инструмент, установленный внутри опорной балки, гидравлическую стойку, гидро- и электроразъемы и основание, отличающаяся тем, что завальная часть опорной балки жестко связана с нормально ориентированной к ней гидравлической стойкой и снабжена жестким перекрытием, перекрытие с забойной стороны снабжено скалывающим козырьком, а с завальной дополнительно, посредством укосины, связано с гидравлической стойкой, завальный конец перекрытия жестко связан с ограждением, нормально ориентированным к нему и направленным вниз, основание жестко связано с ограждением, ориентированным вверх по нормали к перекрытию, причем перекрытие связано с опорной балкой асимметрично с образованием консоли сбоку от опорной балки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, в частности к крепям для очистных забоев крутонаклонных пластов при выемке угля по системе разработки Длинные столбы по простиранию.

Известен агрегат для разработки крутых угольных пластов средней мощности, содержащий различные элементы, обеспечивающие крепление кровли, подачу выемочной машины на забой, отделение угля от массива, фронтальную передвижку [1].

Недостатками агрегата являются повышенные чувствительность к изменению длины забоя вследствие отклонения в параллельности подготовительных выработок, металлоемкость добычи, загроможденность рабочего пространства забоя элементами агрегата.

За прототип принята крепь для поддержания рабочего пространства при разработке пластов, содержащая опорную балку коробчатого сечения, внутри которой установлен буровой инструмент, гидродомкраты передвижки, гидравлическую стойку, гидро- и электроразъемы, ограждение, защищающее рабочее пространство от проникновения обрушенных пород и основание [2].

Недостатками прототипа являются:

- низкая надежность крепления кровли пологих (0-18) пластов, залегающих под углом второй половины диапазона, и невозможность применения данной крепи на наклонных и крутонаклонных пластах из-за высокой степени вероятности проворачивания крепи вокруг опорной балки при снятии распора;

- невозможность применения данной крепи на пластах с неустойчивой и сыпучей кровлями из-за отсутствия перекрытия и подпора кровли во время передвижки.

Эти недостатки, по нашему мнению, резко снижают область применения данной крепи и эффективность поддержания рабочего пространства очистного забоя.

Цель изобретения - повышение эффективности поддержания рабочего пространства очистного забоя и расширение области применения крепи до пластов крутонаклонного залегания и породами кровли до сыпучих включительно за счет исключения проворачивания крепи вокруг опорной балки.

Поставленная цель достигается тем, что в крепи, содержащей опорную балку коробчатого сечения, внутри которой установлен буровой инструмент, гидродомкраты передвижки, гидравлическую стойку, гидро- и электроразъемы и основание, опорная балка жестко связана с перекрытием: перекрытие с забойной стороны снабжено скалывающим козырьком, а с завальной - жестко, посредством укосины, связано с гидравлической стойкой, причем гидравлическая стойка жестко связана с опорной балкой по нормали, завальный конец опорной балки снабжен ограждением, направленным по нормали к балке вниз, основание снабжено ограждением, направленным по нормали к опорной балке вверх.

Изобретение поясняется схемами.

На фиг.1 показана секция крепи в очистном забое (вид сбоку); на фиг.2 - поперечное сечение части опорной балки, внедряемой в угольный массив; на фиг.3 - поперечное сечение части опорной балки, поддерживающей призабойное пространство; на фиг.4 - линейные секции крепи (вид со стороны очистного забоя); на фиг.5 - опорная балка с домкратами передвижки (вид в плане).

Крепь для поддержания очистного забоя крутонаклонного угольного пласта содержит опорную балку 1, перекрытие 2, гидравлические домкраты передвижки 3, гидравлическую стойку 4, верхнее ограждение 5, гидро-электроразъем 6, нижнее ограждение 7, основание 8 и буровой инструмент 9.

Опорная балка 1 имеет коробчатое сечение и может быть выполнена из двух швеллеров 10 и 11, установленных параллельно, ориентированных полками друг к другу и соединенных посредством накладок 12 методом сварки. При этом в зоне поддержания кровли в своей нижней части балка 1 имеет технологическую щель 13, а в зоне, внедряемой в угольный массив, внутреннее пространство между балкой 1 и буровым инструментом 9 заполнено антифрикционным материалом 14. Завальная часть опорной балки 1 жестко связана, например сваркой, с перекрытием 2, которое со стороны забоя оснащено скалывающим козырьком, завальный конец жестко связан с верхним ограждением 5, ориентированным по нормали вниз. Во внутреннем пространстве опорной балки 1 установлен буровой инструмент 9.

Перекрытие 2 приварено к опорной балке 1 асимметрично, то есть ось перекрытия 2 смещена относительно оси опорной балки 1, образуя нависающую консоль. Для обеспечения необходимой жесткости консоль нависающего перекрытия укосиной 15 связана с гидравлической стойкой 4.

Крепи устанавливают по всей длине очистного забоя ограждениями вплотную друг к другу, перекрывая тем самым рабочее пространство очистного забоя от прорыва пород, расположенных за крепью. Для этого у границ пласта с кровлей намечают ряд скважин, в каждое устье вставляют опорную балку 1 и гидравлической стойкой 4 распирают крепь между кровлей и почвой. Домкратами передвижки 3 связывают опорные балки соседних секций: на первой секции, например, к кронштейнам присоединяют цилиндры домкратов, тогда на второй секции - штоки, на третьем - опять цилиндры и т.д. При этом исходное состояние домкратов передвижки - штоки выдвинуты на половину хода. Поршневые и штоковые полости домкратов передвижки 3 шлангами соединены с гидроразъемом 6. Пространство за ограждениями 5 и 7 заполняют породой, например обрушением кровли.

Крепь работает следующим образом.

Сначала подключают через гидроразъем приводы бурового инструмента, например к очистному комбайну, работающему с данной крепью. При включении в работу бурового инструмента осуществляют бурение скважин на глубину, равную величине захвата исполнительного органа выемочной машины, образующийся штыб удаляется из скважины в призабойное пространство.

По окончании углубления скважин выключают буровой инструмент, снимают распор с гидростойки 4 и затем включают в работу домкраты передвижки 3 - опорная балка данной секции крепи вдвигается в пробуренную скважину, увлекая за собой стойку 4, перекрытие 2 и ограждения 5 и 7. При этом козырек перекрытия осуществляет скалывание межскважинного целика угля у кровли пласта, если он не обвалился самостоятельно. Под действием веса завальная часть крепи стремится вниз по падению пласта, что приводит к возникновению момента составляющей силы тяжести крепи относительно оси опорной балки и возникновению опасности проворачивания опорной балки в скважине, т.е. потере устойчивости крепи. За счет асимметричности секции крепи этого не происходит. При снятии распора с крепи консольная часть ее перекрытия, наоборот, за счет веса крепи прижмется к кровле, не допуская значительного ее обнажения, а передвижка секции крепи будет протекать с незначительным, но подпором кровли. По окончании передвижки крепь снова распирают и снимают питание, а работы по передвижке переносят на соседнюю секцию крепи.

Таким образом, за счет асимметричного соединения перекрытия с опорной балкой и обеспечения необходимой жесткости установкой укосины исключается проворачивание опорной балки в скважине, что позволяет использовать данную крепь при выемке не только пологих, но и крутонаклонных пластов; за счет подпора кровли во время передвижки появляется возможность использовать эту крепь при выемке пластов с неустойчивой кровлей, т.е. повысить эффективность крепления кровли в очистном забое, а это и есть цель данного изобретения.

Источники информации

1. Жигалов М.Л. Технология, механизация и организация подземных горных работ: Учеб. для вузов/ М.Л.Жигалов, С.А.Ярунин. - М.: Недра, 1990, с. 290, рис.3.16.

2. Патент РФ №2186977 (прототип).