PL157159B1 - Sposób i urzadzenie do podpierania stropu w wyrobisku górniczym scianowym PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób podpierania stropu w wyrobi- sku górniczym scianowym za pomoca hydrau- licznej obudowy scianowej, znamienny tym, ze obudowe rozpiera sie do wysokosci, przy któ- rej zostaje osiagnieta zadana sila wstepnej podpornosci, a nastepnie, gdy wstepna reakcja stropu na obudowe spowoduje wzrost sily roz- parcia do zalozonej wartosci, wiekszej od wstepnej podpornosci, obniza sie wysokosc obudowy o zadany odcinek przy zachowaniu stalej zalozonej wartosci wspomnianej sily rozparcia wywolanej reakcja stropu. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do podpierania stropu w wyrobisku górniczym ścianowym za pomocą hydraulicznej obudowy ścianowej.

Znany z polskiego opisu patentowego 121 273 sposób zmiany urabialności minerału, w szczególności węgla zalegającego w pokładzie, polega w swej istocie na zmianie siły nacisku na strop wywieranego przez hydrauliczną obudowę. Strop celem skutecznego podparcia, wymaga podpierania go odpowiednią siłą. Gdy zmniejszy się siłę z jaką obudowa podpiera strop, wówczas siła pochodząca od stropu będzie w części przenoszona przez pokład, czyli pokład będzie ściskany dodatkową siłą. To, jak zauważono, powoduje, że węgiel staje się w tym pokładzie łatwiej urabialny. W trakcie urabiania węgla w pokładzie za pomocą skrawania, czyli za pomocą kombajnu, sposób znany z opisu patentowego 121 273 wykorzystuje się tak, iż wszystkie jednostki obudowy w' wyrobisku ścianowym oddziaływują na strop siłą konieczną do jego skutecznego podparcia, a tylko w obszarze, w którym właśnie pracuje kombajn, obniża się ciśnienie hydraulicznego medium w stojakach jednostek obudowy. W tym obszarze strop słabiej podparty obudową wywrze nacisk na pokład węgla, czyniąc go łatwiej urabialnym. Sposób zmiany skrawalności i urabialności pokładów znany z polskiego opisu patentowego 143012 jest rozwinięciem sposobu znanego z opisu patentowego 121 273. Polega ona na podzieleniu ścianowego wyrobiska na segmenty, przy czym ciśnienie w stojakach obudowy obniża się, celem zmniejszenia siły podpierającej strop, we wszystkich jednostkach obudowy należących do segmentu, w obszarze którego pracuje kombajn. W pozostałych segmentach w stojakach obudowy utrzymuje się natomiast ciśnienie niezbędne do silnego podtrzymywania stropu.

157 159

Znane z polskiego opisu patentowego 121273 urządzenie do zmiany urabialności pokładu węgla sprowadza się w istocie do zastosowania upustowo-ciśnieniowego zaworu przyłączonego do przewodu zasilającego stojak obudowy po stronie rozpierającej. Jest to zawór regulowany. Za jego pomocą upuszcza się nieco hydraulicznego medium z rozpartego stojaka, co powoduje obniżenie w stojaku ciśnienia, czyli zmniejszenie siły podpierającej strop. Następuje zatem zrealizowanie sposobu zmiany skrawalności węgla w pokładzie. Urządzenie do zmiany skrawalności węgla w pokładzie znane z opisu patentowego 143 012 jest rozwinięciem urządzenia znanego z opisu patentowego 121 273. Polega to na wprowadzeniu dwóch magistrali zasilających, jednej z ciśnieniem wysokim, drugiej z ciśnieniem niższym. Stojaki jednostek obudowy leżące w segmencie w obszarze którego pracuje kombajn, łączy się z magistralą z niższym ciśnieniem hydraulicznego medium, pozostałe zaś stojaki łączy się z magistralą z ciśnieniem wysokim. Działanie tego urządzenia polega również, na zmniejszeniu siły podpierającej strop w obszarze pracy kombajnu.

Znane sposoby mają tę wadę, że strop jest okresowo podpierany mniejszą siłą, co w związku z przemieszczaniem się kombajnu wzdłuż wyrobiska i w związku z tym wystąpienia lokalnego zmniejszania siły podpierającej strop, powoduje w danym miejscu pulsacyjną zmianę siły wywieranej na strop. Prowadzi to do niszczenia spoistości stropu, co wpływa niekorzystnie na jego zachowanie się w trakcie dalszej eksploatacji górniczej.

Istotą sposobu według wynalazku jest postępowanie polegające na tym, że najpierw obudowę rozpiera się między spągiem a stropem wyrobiska do wysokości, przy której zostaje osiągnięta zadana siła wstępnej podporności. Następnie, gdy wstępna reakcja stropu na obudowę spowoduje wzrost siły rozparcia do założonej wartości, większej od wstępnej podporności, obniża się wysokość obudowy o zadany odcinek, jednak przy zachowaniu stałej założonej wartości wspomnianej siły rozparcia wywołanej reakcją stropu. Wreszcie w tym stanie rozparcia pozostawia się obudowę. Wówczas następuje znane zjawisko dalszego wzrostu nacisku stropu na obudowę, ale ze względu na uprzednie obniżenie wysokości obudowy część siły od stropu przenosi się na zalegający pokład węgla, co powoduje, iż węgiel w pokładzie staje się łatwiej urabialny.

Istota urządzenia według wynalazku polega na tym, że urządzenie w postaci hydraulicznego siłownika wbudowanego jako stojak do obudowy górniczej ma dodatkową komorę w kształcie walca łączącą się kanałem z podtłokową komorą stojaka. W dodatki owej komorze znajduje się tłok osadzony swobodnie suwliwie i szczelnie. Dodatkowa komora ma w podstawach oporowe powierzchnie ograniczające ruch wspomnianego tłoka wzdłuż dodatkowej komory. Przestrzeń dodatkowej komory, leżąca z przeciwległej strony niż wspomniany kanał łączący dodatkową komorę z podtłokową komorą, jest połączona z przelewowym zaworem nastawionym na ciśnienie odpowiadające przyjętej wartości wstępnej reakcji stropu na rozpostartą obudowę. Z tej samej strony, co wspomniany przelewowy zawór, dodatkowa komora jest połączona ze źródłem zasilania hydraulicznego medium, które to połączenie jest zamknięte zwrotnym zaworem. Wspomniana dodatkowa komora jest utworzona w tłoczysku siłownika, służącego jako stojak, albo jest utworzona w cylindrze pod podtłokową komorą. Skok h tłoka tkwiącego w dodatkowej komorze zawiera objętość proporcjonalną do wielkości H1-H2 obniżenia wysokości obudowy, które to obniżenie następuje po osiągnięciu przyjętej wstępnej reakcji stopu.

Wynalazek zilustrowano rysunkiem, gdzie fig. 1 jest wykresem przykładu zmian siły między obudową a stropem w zależności od wysokości obudowy, fig. 2 - przykładem urządzenia w podłużnym przekroju przez siłownik, fig. 3 - przykładem urządzenia w podłużnym przekroju przez siłownik.

Jak to przedstawiono na fig. 1 w początkowej fazie obudowa ma opuszczoną stropnicę, która unosi się ku górze poczynając od wysokości Ho.

Podnoszenie obudowy ku górze wymaga początkowo niewielkiej siły na pokonanie ciężaru podnoszonych elementów i sił tarcia w mechanizmach obudowy. Po zetknięciu się stropnicy z wierzchołkami nierówności stropu siła rozpierania zaczyna szybciej wzrastać i osiąga maximum, gdy obudowa zostanie rozparta do zadanej wysokości Hi rozparcia. Siła ta w chwili rozparcia obudowy do wysokości Hi, osiąga wartość Pw zwaną siłą wstępnej podporności. Od tej chwili rozpoczyna się odwrotnie skierowane oddziaływanie stropu na obudowę, czyli obudowa jest rozparta do wysokości Hi i wysokość tę utrzymuje, a strop oddziaływuje na obudowę wzrastającą siłą nazwaną wstępną reakcją stropu. Gdy wstępna reakcja stropu osiągnie założoną wartość Prl,

157 159 obniża się obudowę o zadany odcinek do wysokości H2 mniejszej od Hi. Obniżanie obudowy następuje przy zachowaniu stałej założonej wartości Prl siły wzajemnego oddziaływania stropu i obudowy. Uzyskuje się przez to obniżenie się stropu o zadany odcinek H1-H2, ale utrzymywanie stałej wartości Prl siły powoduje, że naprężenia w skałach stropu nie ulegają zmianie, nie dochodzi zatem do pękania lub rozwarstwiania się skały. Jednakże obniżenie stropu o odcinek H1-H2 powoduje, że część siły od stropu, która przy obniżeniu obudowy nadal wzrasta, jest przenoszona przez obudowę. Jest to część siły o wartości Prl. Natomiast reszta tej wzrastającej siły, na skutek obniżenia stropu jest przeniesiona na pokład. Po osiągnięciu przez obniżoną obudowę wysokości H2, reakcja stropu nadal wzrasta. Wywołuje to obciążenie pokładu, który poddany dodatkowemu ściskaniu staje się łatwiej urabialny. Gdyby reakcja stropu osiągnęła dopuszczalną dla obciążenia obudowy wartość Pr2, w obudowie otworzy się zabezpieczający ją przelewowy zawór nie dopuszczając do przeciążenia obudowy.

Urządzenie w postaci hydraulicznego siłownika spełniającego rolę stojaka w obudowie, a służące do realizacji sposobu według wynalazku przedstawiono na fig. 2 i fig. 3. Stojak składa się z cylindra 1, w którym tkwi tłok 15 z tłoczyskiem 2. Pod tłokiem 15 znajduje się podtłokowa komora 11. Według wykonania wynalazku przedstawionego na fig. 2 w tłoku 15 i tłoczysku 2 znajduje się dodatkowa komora 10 w formie cylindra współosiowego z tłoczyskiem 2. Dodatkowa komora 10 jest połączona z podtłokową komorą 11 kanałem 14. W dodatkowej komorze 10 jest osadzony swobodnie suwliwie i szczelnie tłok 6, który porusza się między oporowymi powierzchniami 12 i 13, które to zadanie w przykładzie wykonania pełnią dna dodatkowej komory 10. Tłok 6 ma zatem skok h. Wnętrze cylindra 1, podzielone tłokiem 15 ma podtłokową komorę 11 i nadtłokową komorę 16, ma połączoną każdą z komór 11 i 16 poprzez zaworowy blok 3 ze źródłem zasilania hydraulicznego medium i ze zbiornikiem 17 tego medium. Zaworowy blok 3 zawiera przelewowy zawór 4 bezpieczeństwa nastawiony na ciśnienie odpowiadające sile Pr2 oraz zwrotny zawór 5.

Dodatkowa komora 10 od strony przeciwległej do kanału 14, jest połączona z przelewowym zaworem 7 nastawionym na ciśnienie odpowiadające sile Prl. Ponadto dodatkowa komora 10 jest z tej samej strony połączona ze źródłem 9 zasilania hydraulicznym medium poprzez zwrotny zawór 8.

Stojak przedstawiony na fig. 3 ma dodatkową komorę 10 utworzoną w cylindrze 1 pod podtłokową komorą 11.

Urządzenie według wynalazku przygotowuje się do pracy przez wypełnienie dodatkowej komory 10 hydraulicznym medium ze źródła 9 poprzez zwrotny zawór 8. W rezultacie tego tłok 6 zostaje przesunięty do oporowej powierzchni 13 po stronie kanału 14. Ciśnienie w dodatkowej komorze 10 jest równe ciśnieniu, na które nastawiony jest przelewowy zawór 7, a które to ciśnienie odpowiada sile Prl, czyli założonej wartości wstępnej reakcji stropu. Przez zwrotny zawór 5 w zaworowym bloku 3 tłoczy się hydrauliczne medium do podtłokowej komory 11. Następuje przesunięcie tłoka 15 w cylindrze 1, a tym samym wysuwanie tłoczyska 2 i rozpieranie obudowy do wysokości Hi. W podtłokowej komorze 11 panuje wówczas ciśnienie odpowiadające zadanej sile Pw wstępnej podporności. Po zakończeniu rozpierania obudowy strop zaczyna oddziaływać wzrastającą reakcją na obudowę, przez co w podtłokowej komorze 11 wzrasta ciśnienie. W chwili gdy w podtłokowej komorze 11 ciśnienie osiągnie wartość odpowiadającą sile Prl nastąpi otwarcie przelewowego zaworu 7 i upływ hydraulicznego medium z dodatkowej komory 10 do zbiornika 17. Wówczas to tłok 6 zacznie przesuwać się ku oporowej powierzchni 12. Powstająca przestrzeń pod tłokiem 6 będzie wypełniana hydraulicznym medium przepływającym z podtłokowej komory 11 przez kanał 14. Proces ten trwał będzie do chwili osiągnięcia przez tłok 6 oporowej powierzchni 12. Spowoduje to obniżenie się w cylindrze 1 tłoka 15, czyli obniżenie się obudowy, przy czym zadany odcinek H1-H2 obniżania się obudowy jest proporcjonalny do skoku h tłoka 6 w dodatkowej komorze 10. Cały proces obniżania się obudowy będzie oczywiście odbywał się przy niezmiennej sile Prl, co wynika z nastawienia przelewowego zaworu 7. Po oparciu się tłoka 6 o powierzchnię 12 dalszy wypływ hydraulicznego medium z podtłokowej komory 11 staje się niemożliwy. Nastąpi więc wzrost ciśnienia w podtłokowej komorze 11, pod działaniem reakcji stropu, lecz tłok 15 już nie będzie mógł zmieniać swego położenia, czyli wysokość H2 rozparcia obudowy nie będzie już ulegać zmianie, chyba, że zostanie przekroczona siła Pr2, która spowoduje otwarcie przelewowego zaworu 4 w zaworowym bloku 3.

Rg. 2.

Fg 1.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 5000 zł.

Claims (5)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób podpierania stropu w wyrobisku górniczym ścianowym za pomocą hydraulicznej obudowy ścianowej, znamienny tym, że obudowę rozpiera się do wysokości, przy której zostaje osiągnięta zadana siła wstępnej podporności, a następnie, gdy wstępna reakcja stropu na obudowę spowoduje wzrost siły rozparcia do założonej wartości, większej od wstępnej podporności, obniża się wysokość obudowy o zadany odcinek przy zachowaniu stałej założonej wartości wspomnianej siły rozparcia wywołanej reakcją stropu.

2. Urządzenie do podpierania stropu w wyrobisku górniczym ścianowym za pomocą hydraulicznej obudowy ścianowej, w postaci hydraulicznego siłownika, który ma podtłokową komorę do rozpierania obudowy i dodatkową komorę, połączoną kanałem z podtłokową komorą, znamienne tym, że dodatkowa komora (10) ma kształt walca z oporowymi powierzchniami (12, 13) w podstawach dodatkowej komory (10), oraz ma szczelnie i przesuwnie osadzony tłok (6) w dodatkowej komorze (10), przy czym dodatkową komorę (10) ma połączoną z przelewowym zaworem (7) od strony oporowej powierzchni (12) przeciwległej do kanału (14) łączącego dodatkową komorę (10) z podtłokową komorą (11), który to przelewowy zawór (7) jest nastawiony na ciśnienie odpowiadające przyjętej wartości wstępnej reakcji stropu i zarazem dodatkową komorę (10) ma połączoną po stronie przelewowego zaworu (7) ze źródłem zasilania hydraulicznego medium, które to połączenie jest zamknięte zwrotnym zaworem (8).

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że dodatkową komorę (10) ma utworzoną w tłoczysku (2) siłownika.

4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że dodatkową komorę (10) ma utworzoną w cylindrze (1) siłownika pod podtłokową komorą (11).

5. Urządzenie według zastrz. 3 lub 4, znamienne tym, że skok h tłoka (6) zawiera objętość dodatkowej komory (10), proporcjonalną do wielkości H1-H2 obniżenia wysokości obudowy następującej po osiągnięciu przyjętej wstępnej reakcji stopu.