Результат интеллектуальной деятельности: СЕКЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ С УСТРОЙСТВОМ ВЫПУСКА УГЛЯ

Техническое решение относится к горному делу, в частности, к креплению очистного забоя и касается конструкции механизированных крепей, предназначенных для поддержания рабочего пространства при разработке мощных пластов с выпуском угля из массива вышележащей (подкровельной или межслоевой) толщи.

Известна конструкция секции механизированной крепи с устройством выпуска угля, содержащая основание, ограждение с козырьком, гидравлические стойки, гидравлические домкраты передвижки и лоток. В ограждении выполнен проем для выпуска угля массива вышележащей толщи на забойный конвейер, закрываемый затвором с гидравлическим приводом [Оборудование для механизации очистных работ в угольных шахтах / Под ред. Б.Ф. Братченко, М.: Недра - 1972. - С. 103-106 (аналог)]. Недостатком секции крепи является то, что проем выполнен в ограждении на достаточно большой высоте, а его площадь имеет весьма ограниченные размеры. Поэтому при выпуске вышележащей толщи уголь, не попавший в проем, оказывается в выработанном пространстве и будет потерян. Кроме того, узкая область применения - только для пологих пластов.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является секция механизированной крепи, содержащая основание, перекрытие, ограждение, гидравлические стойки и домкраты передвижки; в ограждении выполнено выпускное окно, связанное с желобом и питателем, посредством которого осуществляется выпуск угля вышележащей толщи на конвейер [Клишин В.И. Разработка мощных пластов механизированными крепями с регулируемым выпуском угля / В.И. Клишин, Ю.С.Фокин, Д.И. Кокоулин, Б. Кубанычбек уулу - Новосибирск: Наука - 2007 - 135 с. (прототип)]. Данная крепь является универсальной, так как позволяет разрабатывать мощные пласты не только пологие, но и крутые с выпуском угля вышележащей толщи [Пат. 78864 RU, МПК E21D 23/00. «Механизированная крепь для отработки мощных крутопадающих пластов подэтажной выемкой», В.И. Клишин, Д.И. Кокоулин, Б. Кубанычбек, заявка 2008129446 от 17.07.2008, опубл. 10.12.2008, бюл. №34]. Но и у нее есть недостатки:

- нижний край выпускного окна в ограждении расположен на достаточно большой высоте относительно основания. Это обусловливает высокий уровень эксплуатационных потерь угля, так как выпущенный уголь, лежащий на почве выработки на уровне ниже нижнего края выпускного окна, не может быть погружен в транспортное средство;

- ширина выпускного окна меньше ширины секции крепи. Крупногабаритные куски угля могут полностью перекрывать его площадь и тем самым направлять поток выпускаемого угля в выработанное пространство, что также увеличивает эксплуатационные потери.

Секция крепи с устройством выпуска угля из массива вышележащей толщи предназначена не только для защиты рабочего пространства от проникновения горных пород, но и для обеспечения эффективного выпуска угля из вышележащей толщи в рабочее пространство и погрузки его в транспортное средство. Перечисленные недостатки снижают эффективность работы секции крепи по выпуску угля из вышележащей толщи.

Целью изобретения является повышение эффективности работы секции крепи по выпуску угля из массива вышележащей толщи в рабочее пространство и погрузке его в транспортное средство за счет трансформации части составных элементов в приемно-погрузочную зону.

Поставленная цель достигается тем, что в секции механизированной крепи с устройством выпуска угля, содержащей основание, перекрытие, гидравлические стойки и домкраты передвижки, выпускное окно, желоб и питатель, в соответствии с техническим решением перекрытие выполнено составным, включающим базовое перекрытие, поворотное перекрытие и козырек, поворотное перекрытие шарнирно связано одной стороной с базовым перекрытием, другой - с козырьком, базовое перекрытие связано с основанием посредством гидравлических стоек, нормально ориентированных к основанию и жестко закрепленных на нем, поворотное перекрытие связано с основанием посредством гидравлических стоек шарнирно закрепленных на основании с возможностью поворота в вертикальной плоскости на забой - от забоя, козырек связан с основанием гидравлической укосиной, закрепленной на основании посредством поворотного гидродвигателя, выпускное окно выполнено в перекрытии, желоб выполнен в виде поворотного перекрытия, а питатель - в виде нагребающих лап и скребкового перегружателя.

Сущность изобретения поясняется схемами. На фиг. 1 показана секция крепи головной группы (вид сбоку); на фиг. 2 - выемочная машина (вид сбоку); на фиг. 3 - секция крепи хвостовой группы (вид сбоку); на фиг. 4 - погрузочная машина (вид сбоку); на фиг. 5 - то же (вид в плане); На фиг 6 - расстановка оборудования при проведении тупиковой выработки; на фиг. 7 - то же (вид в плане); на фиг. 8 - создание приемно-погрузочной зоны; на фиг. 9 - то же (вид в плане); на фиг. 10 - начальный этап работ по выпуску угля вышележащей толщи; на фиг. 11 - управление потоком выпускаемого угля вышележащей толщи наклоном перекрытий забойного ряда секций крепи; на фиг. 12 - перенос ограждения приемно-погрузочной зоны над породным вывалом; на фиг. 13 - вскрытие, подготовка и порядок отработки выемочного участка.

Секция механизированной крепи 1 содержит основание 2, гидравлические домкраты передвижки 3, установленные во внутренней полости основания с забойной стороны, и 4, установленные во внутренней полости основания с противоположной стороны; перекрытие, в свою очередь, состоящее из базового перекрытия 5, поворотного перекрытия 6 и козырька 7. При этом козырек 7 шарнирно связан посредством оси 8 с поворотным перекрытием 6. Базовое перекрытие 5 связано с основанием 2 посредством гидравлических стоек 9, нормально ориентированных к основанию и жестко закрепленных на нем. Поворотное перекрытие 6 шарнирно связано с базовым перекрытием 5 посредством оси 10, а с основанием 2 - посредством гидравлических стоек 11, которые, в свою очередь, шарнирно установлены на основании 2 с возможностью угловых перемещений в направлении на забой - от забоя в вертикальной плоскости.

Во внутреннем пространстве базового перекрытия 5 размещен выдвижной козырек 12, управляемый посредством гидравлического домкрата 13; во внутреннем пространстве поворотного перекрытия 6 размещен выдвижной козырек 14, управляемый гидравлическим домкратом 15.

Забойный край козырька 7 поддерживает гидравлическая укосина 16, установленная на основании 2 слева в забойном ряду (для правой секции крепи - справа) посредством поворотного гидродвигателя 17. В своей нижней части укосина 16 оснащена проушиной 18.

Секция крепи может работать в составе комплекта оборудования при разработке мощных угольных пластов пологого (разработка краевых зон выемочного поля), крутого и крутонаклонного залегания. В качестве примера рассмотрим работу комплекта оборудования при разработке крутого пласта с выпуском угля вышележащей толщи.

В монтажной камере, которую сооружают в начале проводимой выработки, монтируют комплект оборудования, включающий выемочную машину 19, погрузочную машину 20, две секции крепи 1 (правую и левую), образующие головную группу, и две секции (правую и левую) поддерживающей крепи 21, образующие хвостовую группу.

Выемочная машина 19 содержит стреловидный телескопический режущий орган 22, поворотный корпус 23, подвижную каретку 24 и гидравлические домкраты 25 качания режущего органа 22.

Погрузочная машина 20 содержит стол 26 с нагребающими лапами 27, наклонную раму 28, скребковый перегружатель 29.

Секция поддерживающей крепи 21 включает основание 30, перекрытие 31 и четыре гидравлические стойки 32, нормально ориентированные к основанию 30. Во внутреннем пространстве перекрытия 31 размещен выдвижной козырек 33, управляемый гидродомкратом 34.

По оси будущей выработки монтируют погрузочную машину 20, ориентируя ее столом 26 с нагребающими лапами 27 в сторону проведения выемочного штрека 35. На наклонной раме 28 устанавливают выемочную машину 19, ориентируя ее режущим органом 22 в сторону забоя выемочного штрека 35. Справа и слева от погрузочной машины 20 монтируют секции 1 головной группы (на фиг. 6 и далее секции крепи головной группы условно обозначены позицией 6), ориентируя их козырьками 7 в сторону забоя выемочного штрека 35; каждую секцию крепи головной группы гидравлическими домкратами 3 связывают с погрузочной машиной 20. Следом за головной группой секций устанавливают секции крепи 21 хвостовой группы (на фиг. 6 и далее секции крепи хвостовой группы условно обозначены позицией 31), соединяя их основания 30 с основаниями 2 секций крепи 1 головной группы гидравлическими домкратами 4.

Секции крепи головной и хвостовой групп распирают в монтажной камере между почвой кровлей. При этом за счет большей ширины перекрытий по сравнению с шириной оснований, кровля монтажной камеры перерывается почти полностью.

При проведении выемочного штрека 35 выемочную машину 19 передвигают по наклонной раме 28 погрузочной машины 20 в сторону забоя выработки. Режущим органом 22 осуществляет отбойку угля от массива и оформление контура проводимой выработки, в том числе - формирование кровли в виде плоскости параллельной почве выработки.

Отбитый машиной 19 уголь поступает на стол 26 и нагребающими лапами 27 направляется в скребковый перегружатель 29. Для наиболее полного заполнения стола 26 отбитым углем гидравлическими домкратами 3 погрузочную машину 20 передвигают в сторону забоя выработки. Далее скребковый перегружатель 29 грузит уголь в транспортное средство, в качестве которого может быть использован самоходный вагон, скребковый или ленточный конвейеры (не показан).

После подвигания погрузочной машины на величину хода штока домкрата передвижки 3, с секций крепи головной группы снимают распор и передвигают их на шаг передвижки гидравлическими домкратами 4, сокращая при этом длину гидравлических домкратов 3. По окончании передвижки головной группы секций, последние распирают между почвой и кровлей выработки и сокращением гидравлических домкратов 4 осуществляют передвижку хвостовой группы секций крепи.

После передвижки хвостовой группы секций крепи осуществляют крепление выемочного штрека 35 возведением крепи 36 с затяжкой бортов выработки или без нее в зависимости от их устойчивости. И так далее.

По достижении выемочного штрека 35 границы выемочного поля проведение выработки прекращают, выемочную машину 19, установленную на погрузочной машине 20 передвигают в сторону от забоя по раме 28 погрузочной машины, ориентируя ее режущий орган 22 по оси выработки 35 в пространстве над перегружателем 29, и приступают к созданию приемно-погрузочной зоны 37. Для этого удаляют ось 8, соединяющую козырек 7 с поворотным перекрытием 6. Затем включают поворотные гидродвигатели 17 правой и левой секций крепи головной группы на опускание укосин 16. Вместе с укосинами 16 до почвы выемочного штрека 35 опускаются козырьки 7 правой и левой секций крепи головной группы. При этом, используя простые приспособления, например трос и лебедку, обеспечивают плавное опускание и примерно одновременное достижение козырьками 7 почвы выработки по нормали к ней. Далее из поворотного перекрытия 6 гидродомкратом 15 выдвигают козырек 14, защищая тем самым приемно-погрузочную зону 37 от возможных вывалов угля из кровли выработки. Козырьки 7 правой и левой секций крепи связывают накладкой 38. Затем в зависимости от проектной мощности массива вышележащей толщи удлиняют или укорачивают длину укосин 16, обеспечивая требуемую приемную способность зоны 37 (объем); распоркой 39, используя проушины 18, фиксируют установленную длину укосины 16.

В массив вышележащей толщи над приемно-погрузочной зоной 37 пробуривают веером несколько скважин 40, посредством которых провоцируют обрушение угля (например, используя заряды взрывчатого вещества, гидроразрыв, эластичные сосуды с невзрывчатой расширяющейся смесью и др.). Следом, в пространстве между головной и хвостовой группами секций, в массив вышележащей толщи бурят ряд скважин 41, наклоняя их в сторону от забоя выработки 35. Этими скважинами ослабляют массив вышележащей толщи и подготавливают его к выпуску по мере подвигания оборудования. В нижележащий массив бурят ряд скважин 42, также наклоняя их в сторону от забоя выработки 35, и тем самым заблаговременно подготавливая массив нижележащей толщи к выпуску (при проведении следующего выемочного штрека 43 этот массив будет вышележащим и заблаговременно будет подготовлена к выпуску его верхняя часть).

Обрушенный уголь части массива вышележащей толщи поступает самотеком в приемно-погрузочную зону 37, в которой его нагребающими лапами 27 погрузочной машины 20 направляют в перегружатель 29, посредством которого он грузится в транспортное средство. При блочном обрушении угля возможно появление крупногабаритных кусков угля, которые непосредственно на перегружателе разрушают режущим органом 22 выемочной машины 19 до требуемой крупности.

По окончании погрузки первой порции обрушившегося угля передвигают на шаг передвижки секций крепи все оборудование в сторону от забоя, обуривают массив вышележащей толщи со стороны забоя (скважины 40) и в пространстве между головной и хвостовой группами секций крепи (скважины 41), а также массив нижележащей толщи (скважины 42). При необходимости - опять применяют средства, провоцирующие обрушение угля над приемно-погрузочной зоной, используя скважины 40. И так до тех пор, когда после передвижки оборудования не потребуется применения специальных средств, провоцирующих обрушение порции угля.

Начиная с этого момента, прекращают бурение скважин 40, поворотные перекрытия 6 секций крепи головной группы, наклоняют в сторону забоя. При этом самообрушившаяся часть массива вышележащей толщи самотеком поступает на наклоненное поворотное перекрытие 6, по которому далее следует в приемно-погрузочную зону 37. И так далее.

При возникновении нештатной ситуации, например, заполнении приемно-погрузочной зоны 37 породами кровли ограждение приемно-погрузочной зоны (козырьки 7 правой и левой секций головной группы) поднимают посредством укосин 16 поворотными гидродвигателями 17 над вывалами породы и за счет передвижки головной группы секций переносят ограждение приемно-погрузочной зоны над породным вывалом.

После выпуска угля вышележащей толщи на всю длину выработки 35 оборудование демонтируют и переводят в монтажную камеру, сооруженную в начале планируемой выработки 43. Далее как описано выше.

Таким образом, секция крепи всплошную перекрывает кровлю выработки и осуществляет поддержание рабочего пространства, кроме того, за счет трансформации части секции крепи обеспечивается:

- обнажение участка кровли шириной не меньше ширины секции крепи;

- создание приемно-погрузочной зоны на уровне почвы выработки;

- управление потоком выпускаемого угля и направление его в приемно-погрузочную зону, в которой нагребающими лапами осуществляется питание перегружателя.

Все перечисленное свидетельствует о повышении эффективности работы секции крепи по выпуску угля вышележащей толщи и погрузке его в транспортное средство, т.е. о достижении цели изобретения.