Результат интеллектуальной деятельности: СЕКЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ

Изобретение относится к горной промышленности и касается секций горной крепи, предназначенных для механизации очистных работ при разработке пластов угля, калийной соли и рудных залежей.

Известно устройство «Секция крепи» (Патент 2066768, МКП⁷ E21D 23/04), которое содержит перекрытие, основание и гидростойки с предохранительно-аварийными клапанами, а также одну или несколько стоек, "жестких" по рабочей характеристике, которые закреплены на горизонтально установленном под перекрытием с завальной стороны анкере с возможностью поворота относительно анкера.

Недостатком известного устройства является потребление большого количества электроэнергии для передвижки секции вслед за очистным комбайном. При этом энергия обрушающихся пород не используется.

Известна также секция механизированной крепи (Патент на полезную модель 14968; МПК ⁷ E21D 23/04), которая включает основание, выполненное из двух балок, шарнирно связанных между собой в передней части основания, с которым шарнирно связан гидродомкрат передвижения, другой конец гидродомкрата передвижения связан с направляющей лыжей, расположенной между балками основания, гидростойки, шарнирно установленные на каждой балке, ограждение, связанное с основанием с помощью передних и задних рычагов, верхняк, шарнирно установленный на гидростойках и шарнирно связанный с ограждением, защитный щиток, предохраняющий от заштыбовки и деформации элементов крепи обрушенными породами.

Недостатком этого устройства также является высокая энергоемкость процесса перемещения вслед за забоем, обусловленная работой маслостанции для привода гидродомкрата и гидростойки. Гравитационная энергия обрушения породных масс опять же никак не используется. Прикрепленный к ограждению щиток выполняет лишь защитную функцию и перепускает обрушающуюся породу кровли на почву в безопасной зоне.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому устройству по совокупности признаков - прототипом - является секция механизированной крепи (Буялич, Г.Д. Инновационный подход к вопросам монтажа и эксплуатации секции механизированной крепи / Г.Д. Буялич, В.М. Тарасов, Н.И. Тарасова // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2013. - №1.1. - С.115-126.).

Секция включает горизонтальное основание, к которому посредством четырехзвенника присоединен подвижный ограждающий элемент крепи, шарнирно соединенный в верхней части с поддерживающим элементом, подкрепленным гидростойкой, шарнирно прикрепленной к поддерживающему элементу и основанию, и расположенный в пазу основания гидродомкрат его передвижки.

К недостаткам известного технического решения, принятого за прототип, можно отнести следующее:

- отсутствует возможность использования энергии обрушающихся на секцию и за секцией пород для привода механизмов секции;

- низкая эффективность извлечения энергоресурсов массива полезного ископаемого;

- высокое потребление секцией электрической энергии для передвижки. Кроме того электроэнергия в лаве необходима для работы очистного комбайна, конвейера, освещения и т.д. Ее поступление в лаву осуществляется по высоковольтным кабелям с поверхности.

Задача предлагаемого изобретения - повышение уровня комплексного извлечения энергоресурсов массива полезного ископаемого за счет трансформации энергии обрушающихся на секцию и за ней пород в электроэнергию.

Секция механизированной крепи содержит горизонтальное основание, к которому посредством четырехзвенника присоединен подвижный ограждающий элемент крепи, шарнирно соединенный в верхней части с поддерживающим элементом, подкрепленным гидростойкой, шарнирно прикрепленной к поддерживающему элементу и основанию, и расположенный в пазу основания гидродомкрат его передвижки. К верхней части ограждающего элемента шарнирно закреплена подпружиненная панель, к противоположному концу которой шарнирно присоединена зубчатая рейка, другой конец которой контактирует с шестерней электрогенератора. Электрогенератор закреплен на внутренней стороне ограждающего элемента и соединен проводом с аккумулятором, размещенным на нижней поверхности поддерживающего элемента.

На фиг.1 изображен вид сбоку на секцию крепи до обрушения пород кровли.

На фиг.2 изображен вид сбоку на секцию крепи после обрушения породы.

На фиг.1 и фиг.2 показано горизонтальное основание 1 секции крепи, к которому посредством четырехзвенника 2 присоединен подвижный ограждающий элемент 3, шарнирно соединенный в верхней части с поддерживающим элементом 4, подкрепленным гидростойкой 5, шарнирно прикрепленной к поддерживающему элементу 4 и основанию 1, и расположенный в пазу основания 1 гидродомкрат 6, соединенный со скребковым конвейером 7. К верхней части ограждающего элемента 3 при помощи шарнира 8 и пружины 9 закреплена подвижная панель 10, к противоположному концу которой шарнирно присоединена зубчатая рейка 11, другой конец которой контактирует с шестерней электрогенератора 12. Электрогенератор 12 закреплен на внутренней стороне ограждающего элемента 3 и соединен проводом с аккумулятором 13, размещенным на нижней поверхности поддерживающего элемента 4. Секция крепи размещается на почве 14 пласта 15 и поддерживает его кровлю 16.

Секция крепи работает следующим образом.

После снятия очистным комбайном стружки с угольного пласта 15 производят опускание гидростойки 5 и поддерживающего элемента 4, выдвигают гидродомкрат 6 и перемещают секцию к пласту 15. Далее распирают гидростойку 5 и, подняв поддерживающий элемент 4, удерживают кровлю 16 над призабойным пространством. Передвижка крепи вслед за прошедшим очистным комбайном (не показан) сопровождается зависанием пород кровли 16 за секцией на некоторое время на шаг обрушения L. В это время благодаря пружинному элементу 9 подвижная панель 10 отклоняется от ограждающего элемента 3 и принимает наклонное положение (в идеале - горизонтальное). Далее, потеряв со временем устойчивость породы кровли 16 обрушаются. Куски породы давят на подвижную панель 10, которая, поворачиваясь вокруг шарнира 8, опускается. Соединенная с подвижной панелью 10 зубчатая рейка 11 через проем (не показан) в ограждающем элементе 3, передвигаясь по шестерне электрогенератора 12, вращает его вал, в результате чего вырабатывается электричество. Электричество по проводам поступает в аккумулятор 13, где оно накапливается для дальнейшего использования (для привода секции, освещения забоя, передвижения комбайна и т.д.). Обрушенные породы кровли размещаются на почве 14 пласта 15.

После следующего прохода очистного комбайна и отбойки очередной стружки угля от пласта 15 осуществляют очередную передвижку секции, порода кровли 16 за которой зависает и подвижная панель 10 благодаря пружине 9 возвращается на время в отклоненное положение. Далее циклы работы секции и выработки электричества повторяются до полной отработки выемочного столба и завершения обрушения пород в нем. Демонтаж секций и перенос их в следующий выемочный столб позволяет продолжить выработку электроэнергии под землей обрушением других пород кровли.

Цикличность процесса обрушения пород кровли вслед за перемещением секции обеспечивает повторяемость выработки электричества секцией. Очередность обрушения пород кровли по длине лавы вслед за движением очистного комбайна и перемещением секций обеспечивает поочередное опускание панелей на секциях, последовательность и непрерывность процесса энергопроизводства на нужды очистного комплекса.

Так влияют признаки формулы изобретения на достижение поставленного технического результата.

В связи с тем, что в современном очистном комплексе количество секций механизированной крепи составляет 150-250 штук, то их поочередное передвижение вслед за комбайном приводит к поочередному опусканию и подъему подвижных панелей на секциях, чем обеспечивается непрерывность выработки электричества на электрогенераторах вдоль очистного забоя. Обрушение породы сразу на несколько секций будет сопровождаться одновременной выработкой электричества несколькими электрогенераторами.

Во избежание фрикционного искрения подвижная панель 10 и зубчатая рейка 11 выполняются не из металла, а из углепластика или аналогичного материала, а электрогенераторы 12 поставляются во взрывозащищенном исполнении.

Подключение электрогенераторов секций к единому аккумулятору позволяет повысить его емкость, накапливать большее количество электричества и вынести его в безопасное место в подготовительную выработку на энергопоезд.

Таким образом, предлагаемая секция механизированной крепи позволяет трансформировать энергию обрушающихся пород в электроэнергию, используемую для передвижки секции, освещения очистного забоя, привода других механизмов в лаве. В результате потребность очистного забоя в электрической энергии, доставляемой по кабелям с земной поверхности, уменьшается. Дополнительный альтернативный источник электроснабжения снижает зависимость шахты от питающей ее энергосистемы и повышает уровень комплексного извлечения энергоресурсов массива полезного ископаемого.

Работоспособность предлагаемой секции механизированной крепи подтверждается практикой применения аналогичного устройства - ручного фонарика типа «жучок». Его электрогенератор приводится в действие приложением силы руки человека на подвижную планку, которая зубчатой тягой соединяется с шестерней генератора и вращает ее. Возврат пластины в исходное положение после нажатия производится пружиной. Устройство позволяет трансформировать мускульную энергию в электрическую циклами «надавил-отпустил».

Такую же циклическую выработку электричества обеспечивает и нажатие кусков породы обрушающейся кровли на подвижную панель секции крепи, а возвращение панели в исходное положение после отхода секции от обрушенного массива осуществляется пружинным элементом.