Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2452861

(19)

RU

(11)

2452861

(13)

C1

(51) МПК E21D23/00 (2006.01)

F16L29/04 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 - действует Пошлина: учтена за 3 год с 16.12.2012 по 15.12.2013

(21), (22) Заявка: 2010151463/03, 15.12.2010

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

15.12.2010

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 15.12.2010

(45) Опубликовано: 10.06.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2398970 C1, 10.09.2010. SU 767356 A1, 30.09.1980. SU 781364 A1, 23.11.1980. SU 1689233 A1, 07.11.1991. SU 1716168 A1, 28.02.1992. RU 2324820 C1, 20.05.2008. RU 2193665 C2, 27.11.2002. GB 2030638 A, 10.04.1980. US 7201541 B2, 10.04.2007.

Адрес для переписки:

142460, Московская обл., Ногинский р-н, пос. Воровского, ул. Рабочая, 6, кв.5, А.А. Перфилову

(72) Автор(ы):

Перфилов Александр Александрович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Перфилов Александр Александрович (RU)

(54) МЕХАНИЗИРОВАННАЯ КРЕПЬ ДЛЯ КРУТЫХ ПЛАСТОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к угольной промышленности, в частности к области механизированного крепления очистных выработок при выемке угля из средней мощности крутых пластов. Техническим результатом является повышение устойчивости и улучшение передвигаемости крепи, а также снижение металлоемкости крепи. Механизированная крепь содержит линейные секции, призабойное ограждение и завальное ограждение с гидростойками распора и домкратами коррекции. При этом каждая линейная секция состоит из гидростойки с верхняком и опорной плитой, капсулы аппаратного отсека, катковой опоры и башмака. Катковая опора выполнена в виде полого металлического шара, размещенного в цилиндрической полости башмака и прижимного штока с амортизатором, через который вес разгруженной секции передается на шар. Причем шар катковой опоры, прижимной шток и стенки цилиндрической полости башмака покрыты алмазной пленкой с коэффициентом трения 0,05-0,001. 3 ил.

Изобретение относится к угольной промышленности, в частности к области механизированного крепления очистных выработок при выемке угля из тонких и средней мощности крутых пластов.

До настоящего времени не создано эффективной техники и безопасной технологии для отработки крутых пластов. Поэтому во многих угледобывающих странах такие пласты не отрабатываются, а консервируются.

Известны современные унифицированные комплексы нового технического уровня типа КМ137, КМ138, КМ142, КМ143, КМ144, рассчитанные на пологие угольные пласты с углом падения до 35 градусов (1, Орлов А.А. и др. Крепление и управление кровлей в комплексно механизированных очистных забоях. - М.: Недра, 1993, с.217-279). Все указанные комплексы невозможно применять на наклонных и крутых пластах с углом залегания свыше 35 градусов и при безлюдной выемке угля.

На крутом падении крепь склонна к сползанию и опрокидыванию в сторону падения. Поиски механизма стабилизации крепи ведутся в различных направлениях.

Известен комплекс Долинского МКД с механизированной крепью (2, патент RU 2276729 C1, E21D 23/00 от 04.10.2004, Бюл. 14, 20.05.2006). Комплекс для наклонных и крутых пластов МКД, включающий став комплекса, очистной комбайн, систему управления и секции крепи, каждая из которых содержит перекрытие с козырьком, имеющим возможность поворачиваться в сторону забоя на 180 градусов, ограждение, стойки и основание, связанное со ставом двигательным домкратом и СЕКЦИОННОЙ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ, отличающийся тем, что основание секции крепи выполнено единым для секции и снабжено ВЕРТИКАЛЬНЫМ КРОНШТЕЙНОМ И ПРОУШИНАМИ, расположенным в плоскости симметрии основания, секционная направляющая состоит из ДВУХ ШАРНИРНО СОЕДИНЕННЫХ БАЛОК с тремя взаимно параллельными шарнирами.

Недостатки крепи комплекса МКД следующие. Система стабилизации секций в плоскости, перпендикулярной плоскости става, двумя направляющими балками с вертикальным кронштейном по башмаку и со стабилизирующим домкратом по верхняку устраняет или уменьшает стремление к наклону секций на забой или от забоя, но не препятствует развороту, наклону и сползанию в сторону падения пласта.

Сползанию, перекосам и опрокидыванию способствует и НЕПРИЖАТОСТЬ БАЗОВОЙ БАЛКИ К ПОЧВЕ ПЛАСТА особенно при обводненности почвы (естественная или при орошении), вибрации выемочного органа при слабых боковых породах (купала над верхняками и зарывание башмака в почву пласта).

Известна механизированная крепь для пластов крутого падения (3, RU 2324820 C1).

Она включает БАЗОВЫЙ СТАВ, разделенный на базовые секции, каждая из которых состоит из передней и завальной стенок с гидростойками распора и верхняком, а также хвостовиков, соединяющих переднюю и завальную стенки по почве пласта, и ЛИНЕЙНЫЕ СЕКЦИИ, каждая из которых состоит из гидростойки с верхняком и опорной плитой, которые крепятся на роликовых опорах, установленных с возможностью перемещения внутри хвостовиков базовой секции, ОТЛИЧАЮЩАЯСЯ тем, что линейные секции содержат капсулу с ребрами жесткости и покрытую пористой резиной или полимером, на которую опирается гидростойка с верхняком и опорной плитой, а роликовые опоры прикреплены к капсуле, причем капсула выполнена с утолщением днища в виде башмака. Для удобства обслуживания аппаратуры управления, расположенной в капсуле, вдоль передней стенки базовой секции проложен людской ходок с воздухопроводом, создающим подпор чистого воздуха как внутри ходка, так и внутри капсулы - аппаратного отсека.

Недостатками данной механизированной крепи является следующее.

1. При коррекции крепи с подъемом по восстанию на миг разгружаются все опорные стойки как базовой, так и линейной секции, что повышает вероятность сползания, перекоса или опрокидывания.

2. Размещение катковых опор внутри хвостовиков может привести к их заштыбовке и заклиниванию.

Известна механизированная крепь для пластов средней мощности крутого падения (4, RU 2398970 С1), принятая нами за прототип.

Данная крепь устраняет указанные недостатки предыдущей и отличается тем, что основания передней и задней стенок базовой секции разделены на три части, телескопически связанные между собой, причем средние их части соединены траверсой, в пазах которой установлены катковые опоры линейной секции. Днище капсулы - аппаратного отсека имеет утолщение в форме изогнутого башмака, окаймляющего траверсу с катковыми опорами. Причем благодаря амортизационному устройству катковой опоры не происходит зажима траверсы.

Недостатками данной крепи можно считать следующее.

1. Людской ходок по-прежнему проложен вдоль передней стенки базовой секции, что увеличивает рабочее пространство лавы, а значит, и нагрузку на крепь.

2. Наличие базовых и линейных секций со множеством гидростоек распора и домкратов передвижки и коррекции повышают металлоемкость крепи (в недрах Земли, как в Космосе, каждый лишний килограмм металла неприемлем).

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - дальнейшее повышение устойчивости и улучшение передвигаемости крепи на крутом падении за счет изменения компоновки ее узлов.

Поставленная задача достигается тем, что катковая опора выполнена в виде полого металлического шара, размещенного в цилиндрической полости башмака фигурной формы, и прижимного штока с амортизатором, через который вес разгруженной секции передается на шар. Шар не имеет закрепленной оси и может перемещаться в любом направлении в плоскости пласта. Направление в сторону забоя ему задает домкрат передвижки, а по восстанию пласта - домкраты коррекции. При этом повышенное давление воздуха внутри металлического сильфона, соединяющего герметически закрытые люки соседних секций, обеспечивает стабилизацию линейных секций в пространстве.

Свободному вращению полого шара способствует его покрытие и стенок цилиндрической полости башмака алмазной пленкой, почти устраняющей трение, - коэффициент трения 0.05-0.001 (5, htt://newchemixtry.ru). В то же время трение с почвой пласта будет достаточное для перемещения секции крепи на этой шаровой опоре.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен вертикальный разрез секции крепи, на фиг.2 - вид на секцию крепи сбоку с разрезом, на фиг.3 - вид на секцию крепи сверху.

Линейная секция состоит из гидростойки распора 2 с верхняком 1, опорной плитой 3 и прочной капсулой 4 с ребрами жесткости, покрытой резиной или полимером и имеющей утолщение нижней ее части в виде башмака 5 фигурной формы.

Внутри цилиндрической полости башмака находится катковая опора, состоящая из полого металлического шара 8 и прижимного устройства 7 с роликами 6. Люки 9 соседних секций соединены металлическими сильфонами 16, образующими людской ходок. При разгрузке секции люки герметично закрываются и создается давление воздуха в сильфоне, достаточное для стабилизации секции в пространстве.

Со стороны завала линейная секция имеет завальное ограждение 10, раздвижную траверсу 11 с домкратами коррекции 17 и гидростойками 12. Траверса соединена с капсулой 4 гидродомкратом передвижки 13, имеющим возможность разворота с помощью домкрата 14.

Со стороны забоя линейная секция имеет призабойное ограждение 18 и манипулятор 15 с захватом для смены инструментов разрушения угля (лазер, гидромонитор высокого давления или излучатель ультразвука).

Ход работ.

Выемочный цикл начинается с разрушения угля физическим способом типа лазера, ультразвука или струи воды высокого давления. Инструмент разрушения манипулятором 15 описывает расчетную траекторию. Аппаратура управления выемочным органом расположена в капсуле 4. Доставка угля по лаве на крутом падении осуществляется самотеком.

После выемки угля гидростойка 2 разгружается, Прижимное устройство 7 выталкивает (частично) шар 8 из полости фигурного башмака 5 и приподнимает секцию крепи от почвы пласта. Люк 9 герметично закрывается, в сильфоне 16 создается давление, и секция гидродомкратом передвижки 13 подается на забой. На новом месте гидростойка 2 распирается. Затем разгружаются гидростойки 12 и тем же гидродомкратом передвижки 13 все механизмы завального ограждения подтягиваются к капсуле 4, при этом гидродомкрат 14 удерживает конструкцию в нужном положении. После этого гидростойки 12 вновь распираются. При необходимости коррекции крепи в результате ее сползания или изменения длины лавы за счет перегибов и колебаний угла падения пласта конструкция крепи позволяет передвигать секции по восстанию пласта поочередно, начиная с верхней.

Процесс начинается с разгрузки верхней гидростойки 12 и подачи ее по восстанию пласта верхним домкратом коррекции 17 на нужную величину, после чего верхняя гидростойка 12 распирается. После разгрузки гидростойки 2 вверх подтягивается домкратом коррекции 17 капсула аппаратного отсека 4 со всеми механизмами, на ней закрепленными, и гидростойка 2 вновь распирается. При этом подъему капсулы способствует давление сжатого воздуха в сильфоне 16.

На третьем этапе разгружается нижняя гидростойка 12 и подтягивается вверх нижним гидродомкратом коррекции 17. После ее распора на новом месте процесс коррекции повторяется с нижестоящими секциями.

При изменении длины лавы возможен обратный процесс-опускание секций крепи, начиная с самой нижней.

Предлагаемая компоновка и кинематика крепи, а также использование металлического сильфона людского ходка в качестве силового элемента стабилизации секций крепи в пространстве позволяют существенно повысить устойчивость и передвигаемость крепи на крутом падении и заметно снизить металлоемкость крепи.

Техническая и экономическая польза от внедрения данного изобретения очевидна: из-за отсутствия работоспособных крепей огромные запасы угля в крутых пластах консервируются.

Источники информации

1. Орлов А.А. и др. Крепление и управление кровлей в комплексно механизированных очистных забоях. - М.: Недра, 1993, с.217-279.

2. Патент RU 2276729 C1, E21D 23/00.

3. Патент RU 2324820 C1, E21D 23/00.

4. Патент RU 2398970 C1, E21D 23/00, 10.09.2010, Бюл. 25.

5. http://newchemistry.ru.

Формула изобретения

1. Механизированная крепь для крутых пластов средней мощности, включающая призабойное ограждение, завальное ограждение с гидростойками распора и домкратами коррекции, линейные секции, каждая из которых состоит из гидростойки с верхняком и опорной плитой, капсулы аппаратного отсека, катковой опоры и башмака фигурной формы, отличающаяся тем, что катковая опора выполнена в виде полого металлического шара, размещенного в цилиндрической полости башмака такой формы, как представлено на фиг.1, и прижимного штока с амортизатором, через который вес разгруженной секции передается на шар.

2. Механизированная крепь по п.1, отличающаяся тем, что шар катковой опоры, прижимной шток и стенки цилиндрической полости башмака покрыты алмазной пленкой с коэффициентом трения 0,05-0,001.

РИСУНКИ