секция крепи очистного забоя крутонаклонного пласта с устройством выпуска угля межслоевой пачки

Формула изобретения

Секция крепи очистного забоя крутонаклонного пласта с устройством выпуска угля межслоевой пачки, содержащая основание, перекрытие с выдвижным козырьком, гидравлические стойки завального и забойного ряда, соответствующие им опоры, укосины, связывающие завальную часть перекрытия с опорами забойного ряда, гидродомкраты передвижки, установленные по обеим боковым сторонам основания, верхнее и нижнее ограждения с завальной стороны с выполненными в них технологическими проемами, электро- и гидрооборудование и конструктивно связанная с выемочно-доставочной машиной, выполненной в виде горизонтально ориентированного шнека, оснащенного режущим инструментом, отличающаяся тем, что к верхнему ограждению с завальной стороны секции крепи по нормали к перекрытию приварены гидроцилиндры домкратов подачи дополнительного режущего органа, установленного параллельно выемочно-доставочной машине, в перекрытии с завальной стороны выполнен технологический проем, в котором размещен дополнительный режущий орган в исходном положении; основание выполнено телескопическим - верхняя часть основания в пространстве между опорами одноименного ряда выполнена желобчатой формы с двумя продольными прорезями, нижняя часть выполнена выдвижной за счет гидравлических домкратов, связанных с верхней частью основания; нижнее ограждение с завальной стороны секции крепи сваркой и ребрами жесткости связано с выдвижной частью основания, причем величина хода домкратов выдвижения основания не менее шага передвижки секции крепи, а ребра жесткости введены в прорези верхней части основания.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности, к крепям для поддержания очистных забоев наклонных и крутонаклонных мощных пластов, разрабатываемых наклонными слоями средней мощности при выемке угля полосами по падению, содержащих устройство выпуска угля межслоевой пачки в рабочее пространство слоя у почвы пласта.

Известна секция крепи для поддержания очистного забоя крутонаклонного угольного пласта, содержащая различные элементы, обеспечивающие крепление кровли, подачу выемочной машины на забой, отделение угля от массива, выпуск угля межслоевой пачки в рабочее пространство, транспорт отбитого угля вдоль забоя и фронтальную передвижку [1].

Недостатками такой конструкции крепи являются повышенная чувствительность к прямолинейности очистного забоя, вызванная агрегатированием всего комплекта секций крепи с одной выемочно-доставочной машиной; отсутствие устройства выпуска разрушенного угля из-за закрепного пространства, вследствие чего выпуск угля межслоевой пачки из-под гибкого перекрытия осуществляют перед секцией крепи до ее передвижки; повышенная трудоемкость монтажно-демонтажных работ.

За прототип принята концевая агрегатированная крепь для поддержания рабочего пространства очистного забоя при разработке крутонаклонных угольных пластов, содержащая основание, перекрытие с выдвижным решетчатым козырьком, через который осуществляют выпуск угля межслоевой пачки в рабочее пространство крепи, четыре гидравлические стойки, установленные попарно с забойной и завальной сторон, четыре опоры, высота которых не менее минимального размера гидравлической стойки, установленные аналогично, две укосины и ограждения со стороны выработанного пространства и конструктивно связанная с выемочно-доставочной машиной, выполненной в виде горизонтально ориентированного шнека, оснащенного режущим инструментом. В ограждениях со стороны выработанного пространства выполнен технологический проем, обеспечивающий возможность проникновения воздуха, материалов, оборудования и обслуживающего персонала из поддерживаемого пространства в закрепное и обратно [2].

Недостатками прототипа являются:

- загроможденность внутреннего пространства секции крепи, препятствующая самотечному транспорту разрушенного угля из выработанного пространства через технологический проем в зону функционирования выемочно-доставочной машины;

- узкая область применения, ограниченная выработками, не контактирующими с выработанным пространством, заполненным обрушенными породами;

- малая универсальность, не позволяющая воздействовать на угольный массив над перекрытием для ослабления его прочности.

Эти недостатки, по нашему мнению, снижают область применения данной крепи, эффективность поддержания кровли в рабочем пространстве очистного забоя и безопасность ведения очистных горных работ.

Цель предлагаемого изобретения - повышение эффективности поддержания рабочего пространства очистного забоя при разработке наклонных и крутонаклонных угольных пластов и расширение области применения крепи до технологических схем с применением гибкого перекрытия и принудительного выпуска угля межслоевой пачки путем создания сквозного проема от закрепного до рабочего пространства и агрегатирования секции крепи дополнительным режущим органом.

Поставленная цель достигается тем, что в секции крепи очистного забоя наклонного пласта с устройством выпуска угля межслоевой пачки, содержащей основание, перекрытие с выдвижным козырьком, гидравлические стойки завального и забойного ряда, соответствующие им опоры, укосины, связывающие завальную часть перекрытия с опорами забойного ряда, гидродомкраты передвижки, установленные по обеим боковым сторонам основания, верхнее и нижнее ограждения с завальной стороны с выполненными в них технологическими проемами, электро- и гидрооборудование и конструктивно связанной с выемочно-доставочной машиной, выполненной в виде горизонтально ориентированного шнека, оснащенного режущим инструментом, к верхнему ограждению с завальной стороны секции крепи по нормали к перекрытию приварены гидроцилиндры домкратов подачи дополнительного режущего органа, установленного параллельно выемочно-доставочной машине, в перекрытии с завальной стороны выполнен технологический проем, в котором размещен дополнительный режущий орган в исходном положении; основание выполнено телескопическим - верхняя часть основания в пространстве между опорами одноименного ряда выполнена желобчатой формы с двумя продольными прорезями, нижняя часть выполнена выдвижной за счет гидравлических домкратов, связанных с верхней частью основания; нижнее ограждение с завальной стороны секции крепи сваркой и ребрами жесткости связано с выдвижной частью основания, причем величина хода домкратов выдвижения основания не менее шага передвижки секции крепи, а ребра жесткости введены в прорези верхней части основания.

Предлагаемое изобретение поясняется схемами. На фиг.1 показан продольный разрез секции крепи в рабочем положении; на фиг.2 - то же, в транспортном положении; на фиг.3 - основание секции крепи (вид в плане); на фиг.4 - вид по стрелке А на фиг.2; на фиг.5 - то же, но со снятым нижним завальным ограждением; на фиг.6 - вид по стрелке Б на фиг 2; на фиг.7 - секция крепи в очистном забое крутонаклонного пласта.

Секция крепи (см. фиг.1) содержит основание 1, две опоры 2 и две гидравлические стойки 3 завального ряда, перекрытие 4 с выдвижным козырьком 5, две гидравлические стойки 6 и две опоры 7 забойного ряда, две укосины 8, выемочно-доставочную машину 9, завальные верхнее 10 и нижнее 11 ограждения.

Основание 1 (см. фиг.3) в свою очередь содержит две направляющие лыжи 12, установленные параллельно друг другу на расстоянии, равном ширине секции крепи, и связанные между собой желобом 13, выполненным в виде гладкого металлического листа желобчатой формы, приваренным к обеим лыжам по их верхнему краю, в желобе 13 параллельно его продольной оси от завального края выполнены две прорези (паза) 14; кронштейны 15, приваренные к забойному (завальному) краю кармана 16, предназначенные для крепления гидродомкратов передвижки 17 секций крепи, и кронштейны 18, приваренные к забойному краю кармана 16, предназначенные для крепления цилиндров гидродомкратов 19 выдвижения нижнего завального ограждения 11.

Нижнее завальное ограждение 11 выполнено в виде металлического листа, установленного по нормали к основанию 1 секции крепи; снизу к нему под прямым углом посредством сварки и ребер жесткости 20 приварен металлический лист 21, забойный край которого снабжен отверстиями 22, в которых крепят штоки гидродомкратов 19. В транспортном положении секции крепи ограждение 11 прижато к завальному краю основания 1, лист 21 задвинут под желоб 13, штоки гидродомкратов 19 задвинуты в соответствующие цилиндры, ребра жесткости 20 введены в соответствующие прорези 14 в желобе 13.

Завальный край перекрытия 4 связан с верхним завальным ограждением 10 при помощи сварки. В створе между завальными стойками 3 в перекрытии 4 и верхнем завальном ограждении 10 выполнен проем 23, в котором размещен дополнительный режущий орган 24, выполненный в виде горизонтально ориентированного барабана, оснащенного режущим инструментом. Во внутреннем пространстве барабана размещен его привод, обеспечивающий ему вращение вокруг горизонтальной оси. Барабан 24 установлен на двух гидравлических домкратах 25, цилиндры которых жестко закреплены на верхнем завальном ограждении 10.

В пространстве между опорами забойного ряда 7, опираясь на них, установлен поворотный гидродвигатель 26, обеспечивающий посредством телескопической стрелы 27 качание выемочно-доставочной машины 9 от почвы к кровле и обратно.

Секция крепи предназначена для работы в очистном забое слоя у почвы наклонного или крутонаклонного угольного пласта, разрабатываемого полосами по падению в наклонных слоях с оставлением межслоевой пачки под гибким перекрытием. Секции крепи устанавливают бок о бок по длине очистного забоя вплотную друг к другу, ориентируя их по линии падения пласта, и соединяют между собой гидродомкратами передвижки. При этом гибкое перекрытие, настланное заранее на почву слоя у кровли пласта, накрывает межслоевой целик, огибает завальные ограждения секций крепи в слое у почвы пласта и внахлест прилегает к почве пласта (см. фиг.7). Пространство над гибким перекрытием заполняют сначала сухой закладкой для образования демпфирующей подушки, а затем - обрушенными породами.

После придания всем секциям необходимого распора работа секций крепи в очистном забое слоя у почвы наклонного или крутонаклонного пласта начинается с крайней, т.е. ближней к углеспускному скату. Включают выемочно-доставочную машину и вращающийся исполнительный орган за счет телескопичности стрелы зарубают в угольный массив у почвы пласта; затем включают поворотный гидродвигатель качания стрелы - осуществляют отбойку угля от массива по всей мощности слоя. При этом отбитый уголь под действием сил гравитации скапливается на почве слоя. После возвращения исполнительного органа выемочно-доставочной машины в крайнее нижнее положение осуществляют транспортирование скопившейся на почве слоя отбитой угольной массы в ближайший углеспускной скат.

После возвращения выемочно-доставочной машины первой секции крепи в крайнее нижнее положение то же самое осуществляют выемочно-доставочной машиной второй секции крепи, причем в этом случае выемочно-доставочная машина первой секции крепи работает по транспортированию отбитого угля выемочно-доставочной машиной второй секции крепи вдоль забоя. Затем аналогичным образом включают в работу третью секцию крепи и так до последней секции крепи.

По окончании выемки угля на глубину, равную величине телескопичности стрелы выемочно-доставочной машины, их выключают и приступают к передвижке секций крепи по очереди. При этом сокращают длину стрелы выемочно-доставочной машины, снимают с распор с передвигаемой секции крепи, включают домкраты передвижки и гидродомкраты выдвижения нижнего завального ограждения на шаг передвижки. В результате передвижки всех секций крепи часть межслоевой пачки угля, огибаемая гибким перекрытием, нависнет над верхними завальными ограждениями секций крепи по всей длине очистного забоя и будет испытывать давление со стороны обрушенных пород за гибким перекрытием, а выдвинутые нижние завальные ограждения не позволят гибкому перекрытию закрыть проемы для выпуска угля.

В следующем цикле работ по выемке угля в слое у почвы пласта после выполнения операций по зарубке исполнительного органа выемочно-доставочной машины и отбойки угля на всю мощность слоя осуществляют операцию по нарезке щели ослабления, совмещая ее с операцией транспортирования угля вдоль забоя. При этом включают в работу дополнительный режущий орган 24 и гидродомкратами его подачи 25 осуществляют его перемещение и тем самым формируют щель ослабления 28 примерно до половины мощности межслоевой пачки угля, ориентируя ее по нормали к плоскости перекрытия секции крепи, а значит и плоскости напластования. По окончании нарезки щелей ослабления секции крепи передвигают.

После передвижки секций крепи нависающая часть межслоевой пачки угля, ослабленная нарезанными щелями, под действием давления пород за гибким перекрытием обрушается и под действием сил гравитации устремляется вертикально вниз и попадает в пространство между нижним завальным ограждением и завальными опорами секции крепи. При этом крупные куски угля ребрами жесткости дробятся на более мелкие, пригодные для выпуска. Так как в пространстве между опорами завального ряда в основании выполнен желоб, то разрушенный уголь межслоевой пачки по этому желобу самотеком поступает в зону работы исполнительного органа выемочно-доставочной машины, которой и транспортируется вдоль забоя.

Далее цикл операций по отбойке угля, его транспортированию, формированию щелей ослабления межслоевой пачки, разрушению угля межслоевой пачки давлением пород за гибким перекрытием, выпуску разрушенного угля межслоевой пачки в рабочее пространство слоя у почвы пласта, передвижке секций крепи и поддержанию кровли повторяют в том же порядке.

Таким образом, за счет индивидуального агрегатирования секции крепи дополнительным режущим органом повышается ее универсальность, позволяющая осуществлять воздействие на уголь межслоевой пачки в целях ослабления его прочности; за счет придания подвижности нижнему завальному ограждению появилась возможность обеспечения работы секции крепи в контакте с выработанным пространством, заполненным обрушенными породами, а за счет придания верхней части основания секции крепи формы желоба и организации свободного пространства появилась возможность выпуска разрушенного угля межслоевой пачки из закрепного пространства в зону работы выемочно-доставочной машины. Все перечисленное свидетельствует о повышении эффективности крепления кровли в очистном забое и расширении области применения крепи, т.е. о достижении цели изобретения.

Источники информации

1. Филатов Ю.М. О совершенствовании технологии ведения очистных работ на мощных крутонаклонных пластах Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса / Вестник Научного центра по безопасности в угольной промышленности, № 2, 2010, с.193, рис.2 (аналог).

2. Крепь очистного забоя крутонаклонного угольного пласта. Патент РФ № 2348812, опубл. 10.03.2009, бюл. № 7 (прототип).