PL199829B1 - Górnicza obudowa lemniskatowa - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest górnicza obudowa lemniskatowa stosowana do zmechanizowanego wydobycia kopalin, w systemie zawałowym. Górnicza obudowa lemniskatowa ma charakterystyczne proporcje długości i miejsc podparcia zespołu łączników lemniskatowych: przedniego (2)-l1 i tylnego (3)-l2, w konstrukcji spągnicy (l), spełniające zależności l1:l2=1,3-1,48 i jednocześnie l2:l4=1,1-1,2, a l2:l3=4,4-4,5. Rozwiązanie znajduje zastosowanie w konstrukcji zmechanizowanych obudów ścianowych, pracujących w trudnych warunkach górniczo-geologicznych, a także pozwala modernizować wykonane i pracujące już sekcje obudów zmechanizowanych.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest górnicza obudowa lemniskatowa, wykorzystywana do podpierania stropu górniczego wyrobiska ścianowego przy zmechanizowanym wydobyciu kopalin, z zastosowaniem systemu zawałowego.

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr 126 385 pt. „Obudowa górnicza lemniskatowa” konstrukcja obudowy zbudowanej ze spągnicy, przegubowo osadzonych w niej łączników, połączonych z osł oną, która również przegubowo łączy się ze stropnicą , podpartą stojakiem posadowionym w spągnicy. Obudowa posiada pomiędzy stropnicą i osłoną odzawałową, poniżej przegubu łączącego, siłownik stropnicowy. Obudowa według znanego wynalazku ma specjalnie dobrane proporcje długościowe osłony odzawałowej, łączników lemniskatowych i proporcje odległości pomiędzy przegubami łączącymi łączniki z osłoną i spągnicą. Proporcje te zapewniają, że układ kinematyczny podzespołów obudowy powoduje poruszania się końca stropnicy w czasie rozpierania i zsuwania sekcji obudowy, po linii zbliżonej do linii prostej, a będącej fragmentem lemniskaty, która odchyla się od ociosu węglowego wraz ze zwiększeniem wysokości rozparcia. Konstrukcja obudowy według wynalazku 126 385 ma następujące proporcje wymiarów długościowych: l1 (łącznik przedni) : l2 (łącznik tylny) = 1,0 - 1,1, l4 (odległość pomiędzy przegubami łączników w osłonie odzawałowej ): l1 = 0,35 - 0,40, d1 (odległość pomiędzy przegubami łączników w spągnicy, w pionie ): d2 (odległość pomiędzy przegubami łączników w poziomie ) =

0,55 - 0,60, l1 : L (długość osłony) = 0,48 - 0,52 , L : Hmin (najniższy zakres wysokości obudowy) = 1,50 - 1,70, a ΔΗ (różnica między najwyższym i najniższym zakresem): H = 1,20 - 1,40.

Pomimo powszechnego stosowania, niedoskonałością znanego rozwiązania jest to, że w dolnym zakresie pracy obudowy - przy dużym nachyleniu stojaków hydraulicznych i osłony odzawałowej, następują duże naciski jednostkowe w przedniej części spągnicy, co w przypadku słabych, zawodnionych spągów, występuje zjawisko zagłębiania przodów spągnic i w konsekwencji utrudnienie przesuwania sekcji obudowy.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr 179 420 pt „Górnicza obudowa podporowo - osłonowa” inne rozwiązanie obudowy lemniskatowej, które zapewnia, że w fazie rozpierania stropnica jest przesunięta bardziej do tyłu, w kierunku zawału wyrobiska górniczego. Konstrukcja obudowy według znanego wynalazku jest dobrana przez odpowiednie proporcje podzespołów: l1 : l2 = 1,16 - 1,18, l1 : L. = 0,60 = = 0,62, L5 (długość stropnicy od początku, do punktu podparcia stojaka hydraulicznego): L6 ( długość stropnicy od punktu podparcia, do przegubu łączącego z osłoną odzawałową) = 3,40 - 3,50.

Znana konstrukcja ma wydłużoną stropnicę i wydłużone łączniki lemniskatowe i nieco lepszą stabilność, ale jej wadą jest w dalszym ciągu duże pochylenie stojaków i osłony odzawałowej, co powoduje występowanie stosunkowo dużych sił składowych poziomych w konstrukcyjnych elementach podporowych.

Znane jest również z polskiego wynalazku 141 411 pt. „Obudowa górnicza” rozwiązanie konstrukcyjne, które poprawiło stan obciążenia i stabilizację sekcji obudowy, dzięki odpowiedniemu dobraniu stropnicy, osłony odzawałowej i usytuowaniu stojaka. Jednak praktyka eksploatacyjna potwierdziła, że konstrukcja obudowy źle wytrzymuje trudne warunki górniczo - geologiczne, w szczególności gdy w stropie zalega gruba warstwa piaskowca. W czasie pracy ulegają uszkodzeniu spągnice w tylnej części, co świadczy o dużych przeciążeniach w tym zespole konstrukcji.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie niedoskonałości znanych rozwiązań i skonstruowanie zmechanizowanej obudowy lemniskatowej, która jest stabilna, jej stojaki hydrauliczne i osłona odzawałowa pracują w całym zakresie bardziej pionowo, a zwiększone naciski jednostkowe spągnicy na spąg przesuwają się do części środkowej i tylnej spągnicy.

Cel ten uzyskano konstruując górniczą obudowę lemniskatową według wynalazku, która ma charakterystyczne proporcje długości i miejsc podparcia zespołu łączników lermniskatowych przedniego i tylnego w konstrukcji spągnicy. Proporcja długości łączników spełnia zależność: l1 : l2 = 1,3 - 1,48, natomiast proporcje miejsc podparcia: l2 : l4 = 1,1 - 1,2 i l2 : l3 = 4,4 - 4,5. Korzystnie charakterystyczne proporcje wynoszą: l1 : l2 = 1,37, a l2 : l4 = 1,16 i l2 : l3 = 4,46.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, który ukazuje widok z boku konstrukcji sekcji obudowy.

Górnicza obudowa lemniskatowa według wynalazku jest zbudowana ze spągnicy 1, z którą są połączone przegubowo łączniki lemniskatowe: przedni 2 o długości l1 i tylny 3 o długości l2. przy czym łączniki są połączone jednocześnie, również przegubowo, z odzawałową osłoną 4, która to osłona 4 łączy się ze stropnicą 5. Stropnica 5 jest podparta parą stojaków 6 posadowionych w spągnicy 1. Łączniki lemniskatowe 2 i 3 są umieszczone w konstrukcji spągnicy 1 w punktach, których wzajemne odległości są określone poprzez l3 - odległość w płaszczyźnie pionowej i l4 - odległość w płaszczyźnie poziomej.

PL 199 829 B1

Zakres pracy sekcji obudowy określa wysokość H, natomiast kąt pochylenia odzawałowej osłony 4 względem płaszczyzny spągu wyrobiska górniczego jest oznaczony jako γ, a kąt pochylenia stojaków 6 oznaczony jako φ. Korzystnie maksymalna wartość kątów pochylenia γ i φ - osłony odzawałowej i stojaków względem spągu wynosi w górnych zakresach pracy obudowy, odpowiednio 61° i 72°.

Konstrukcja obudowy według wynalazku zapewnia bezpieczną pracę sekcji przy zmniejszeniu o ponad 30% sił działających w tylnym łączniku lemniskatowym i zmniejszeniu momentów rozrywających w całym przekroju tylnej części spągnicy. Po zastosowaniu rozwiązania według wynalazku nieoczekiwanie okazało się, że wartość sił rozrywających w łącznikach tylnych spadła z ok. 5000 kN do ok. 3200 kN. Daje to w konsekwencji oszczędności materiałowe wynikłe ze zmniejszenia masy łączników i całej konstrukcji spągnicy.

Zwiększenie kąta pochylenia stojaków hydraulicznych, poprawia nie tylko stabilność sekcji, ale także zwiększa podporność obudowy.

Jednocześnie zwiększenie kąta pochylenia osłony odzawałowej w górnym zakresie pracy obudowy, powoduje korzystne zmniejszenie nacisku skał zawałowych na sekcję obudowy. Przedmiot wynalazku znajduje zastosowanie w nowych konstrukcjach zmechanizowanych obudów ścianowych, pracujących w trudnych warunkach górniczo - geologicznych, a także pozwala zmodernizować wykonane i pracujące już sekcje obudowy zmechanizowanej, zwłaszcza w kopalniach węgla kamiennego.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Górnicza obudowa lemniskatowa zbudowana ze spągnicy, w której są osadzone przegubowo dwa łączniki, połączone również przegubowo z odzawałową osłoną, przy czym osłona jest połączona wychylnie ze stropnicą podpartą co najmniej jednym stojakiem posadowionym w spągnicy, znamienna tym, że ma charakterystyczne proporcje długości i miejsc podparcia zespołu łączników lemniskatowych: przedniego (2) - l1 i tylnego (3) - l2, spełniające zależności: l1 : l2 = 1,3 - 1,48, natomiast l2 : l4 - odległość punktów podparcia łączników przedniego (2) i tylnego (3), w rzucie na płaszczyznę poziomą podparcia spągnicy (1) = 1,1 - 1,2, a l2 : l3 - odległość punktów podparcia łączników (2) i (3), w rzucie na płaszczyznę pionową = 4,4 - 4,5.
2. 2. Górnicza obudowa lemniskatowa według zastrz. 1, znamienna tym, że korzystnie charakterystyczne proporcje odległości wynoszą: l1 : l2 = 1,37, a l2 : l4 = 1,16 i l2 : l3 = 4,46.