RU2411363C1

RU2411363C1 - Powered support for steep seams

Info

Publication number: RU2411363C1
Application number: RU2009140678/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Перфилов (RU); Александр Александрович Перфилов
Original assignee: Александр Александрович Перфилов
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2011-02-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: powered support for steep thin seams and seams of mean stability consists of the same type interchangeable linear sections. Each of the linear sections has a beam, a shoe, equipment section capsule, goaf side and near well-bore enclosure and elements of thrust, movement and correction. Adjustable frame is used as thrust and extension element with special horizontally arranged hydraulic jack for extension and thrust. Together with the beam they lean upon the bearing frame and then on the shoe. Note that inside the bearing frame there is equipment section capsule that can be extracted during equipment diagnosis and repair.

EFFECT: increase of stability and improvement of support movement, capsule protection from rock pressure influence.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к угольной промышленности, в частности к области механизированного крепления очистных выработок при выемке угля из тонких и средней мощности крутых пластов. Тонкие пласты отличаются высокой геологической нарушенностью выемочных полей и большой изменчивостью гипсометрии, при этом нагрузки на крепь невелики.The invention relates to the coal industry, in particular to the field of mechanized fastening of mine workings during the extraction of coal from thin and medium power steep seams. Thin strata are characterized by high geological disturbance of the excavation fields and great variability of hypsometry, while the load on the lining is small.

Известны очистные комплексы типа КМ87, КМ88, КМТ, ОКП, КМ103, включающие секции крепи, направляющие СЕКЦИОННЫЕ БАЛКИ, соединяющие став конвейера с секциями крепи, БАЗУ комплекса в виде конвейерного става и выемочного органа [1]. Это мощные, высокопроизводительные комплексы с устойчивыми механизированными крепями работают при углах падения пласта до 10-15 градусов.Known treatment plants of the type KM87, KM88, KMT, OKP, KM103, including roof support sections, guide SECTION BEAMS connecting the conveyor belt to the roof support sections, the BASE of the complex in the form of a conveyor stand and a excavating organ [1]. These are powerful, high-performance complexes with stable mechanized supports working at dip angles of 10-15 degrees.

Известны современные унифицированные комплексы нового технического уровня типа КМ137, КМ138, КМ142, КМ143, КМ144, рассчитанные на пологие угольные пласты с углом падения до 35 градусов [2].Known modern unified complexes of a new technical level such as KM137, KM138, KM142, KM143, KM144, designed for flat coal seams with an angle of incidence of up to 35 degrees [2].

Все указанные комплексы невозможно применять на наклонных и крутых пластах с углом залегания свыше 35 градусов и при безлюдной выемке угля.All of these complexes cannot be used on inclined and steep seams with a bed angle of more than 35 degrees and with deserted coal mining.

На крутом падении крепь склонна к сползанию и опрокидыванию в сторону падения. Поиски механизма стабилизации крепи ведутся в различных направлениях.On a steep fall, the lining is prone to slipping and tipping over towards the fall. The search for a support mechanism for stabilization is carried out in various directions.

Известен комплекс Долинского МКД с механизированной крепью [3]. 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.The well-known Dolinsky MKD complex with mechanized support [3]. Complex for inclined and steep formations of MKD, including the complex becoming, a shearer, a control system and support sections, each of which contains an overlap with a visor that can rotate 180 degrees to the bottom, a guard, racks and a base connected with the motor jack becoming and a sectional guide, characterized in that the base of the lining section is made uniform for the section and is equipped with a vertical bracket and eyes located in the plane of symmetry of the base, the sectional guide with It consists of two hinged beams with three mutually parallel hinges.

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 мало 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), при вибрации выемочного органа при слабых боковых породах (купола над верхняками и зарывание башмака в почву пласта).The disadvantages of supporting the MKD complex are as follows. The system of stabilization of sections in a plane perpendicular to the plane of becoming two guide beams with a vertical bracket on the shoe and with a stabilizing jack on the top, eliminates or reduces the tendency to tilt the sections to the bottom or from the bottom, but little prevents the turn, tilt and slide towards the dip of the formation. Sliding, skewing and tipping is also facilitated by the non-adherence of the base beam to the soil of the formation, especially when the water content of the soil (natural or irrigation), when the excavation body vibrates with weak lateral rocks (domes over the upper sections and burying the shoe in the soil of the formation).

Известна механизированная крепь для пластов крутого падения [4], принятая в качестве прототипа.Known mechanized lining for steep fall layers [4], adopted as a prototype.

Она включает базовый став, разделенный на базовые секции, каждая из которых состоит из передней и завальной стенок с гидростойками распора и 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 аппаратного отсека с ребрами жесткости и покрытую пористой резиной или полимером, на которую опираются 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.It includes a base stand, divided into base sections, each of which consists of a front and block walls with hydraulic racks of a thrust and shanks connecting the front and block walls along the soil of the formation, and linear sections, each of which consists of a hydro stand with an upper and a base plate, which are mounted on roller bearings mounted to move inside the shanks of the base section, characterized in that the linear sections contain a capsule of the hardware compartment with stiffeners and coated with porous rubber or olimerom, which rely gidrostoyka with verhnyakom and the base plate, and a support roller attached to the capsule, wherein the capsule is configured as a thickening of the bottom shoe. For the convenience of servicing the control equipment located in the capsule, along the front wall of the base section there is a human walker with an air duct creating a back-up of clean air both inside the walker and inside the capsule of the hardware compartment.

Недостатком данной механизированной крепи является размещение роликовых опор внутри хвостовиков, что может привести к их заштыбовке и заклиниванию, особенно на пластах со слабыми боковыми породами и почвами, склонными к вспучиванию. Заклинивание роликовых опор может значительно снизить работоспособность крепи. Другим важным недостатком нужно считать использование корпуса капсулы аппаратного отсека в качестве несущего элемента крепи, воспринимающего горное давление в полном объеме.The disadvantage of this mechanized lining is the placement of roller bearings inside the shanks, which can lead to their filling and jamming, especially on formations with weak lateral rocks and soils prone to expansion. Jamming the roller bearings can significantly reduce the performance of the lining. Another important drawback should be considered the use of the capsule body of the hardware compartment as a supporting element of the lining, perceiving rock pressure in full.

Цель изобретения - дальнейшее повышение устойчивости и улучшение передвижки крепи на крутом падении в условиях слабых боковых пород, а также предохранение капсулы аппаратного отсека от непосредственного воздействия горного давления.The purpose of the invention is to further increase stability and improve the movement of the lining on a steep fall in conditions of weak lateral rocks, as well as the protection of the capsule of the hardware compartment from the direct impact of rock pressure.

Задача повышения устойчивости и улучшения передвижки крепи решается за счет улучшения компоновки и кинематической схемы передвижки, а вторая задача - за счет применения прочного силового каркаса, внутри которого помещена капсула аппаратного отсека. Из-за малых габаритов крепи тонких пластов войти в аппаратный отсек невозможно, поэтому капсула аппаратного отсека должна иметь возможность извлекаться при диагностике и ремонте аппаратуры.The task of increasing stability and improving the movement of the lining is solved by improving the layout and kinematic scheme of the movement, and the second task is through the use of a strong power frame, inside which is placed the capsule of the hardware compartment. Due to the small dimensions of the support of thin layers, it is impossible to enter the hardware compartment, therefore, the capsule of the hardware compartment must be able to be removed during the diagnosis and repair of the equipment.

Крытые пласты, особенно тонкие, отличаются большой изменчивостью гипсометрии пласта - при малых габаритах крепь должна обладать большой раздвижностью. Для реализации такой задачи верхняк крепится на раздвижной раме со специальным гидродомкратом, обеспечивающим необходимую раздвижность и реакцию крепи.Covered formations, especially thin ones, are characterized by great variability of formation hypsometry - with small dimensions, the lining should have a large extension. To accomplish this task, the top is mounted on a sliding frame with a special hydraulic jack that provides the necessary extension and reaction of the lining.

Предлагаемая крепь для крутых тонких пластов и средней мощности, состоящая из однотипных взаимозаменяющихся линейных секций, каждая из которых имеет верхняк, башмак, капсулу аппаратного отсека, завальное и призабойное ограждения, а также элементы распора, передвижки и коррекции, отличается тем, что в качестве элемента распора и раздвижности используется раздвижная рама со специальным горизонтально расположенным гидродомкратом для ее раздвижки и распора, которые вместе с верхняком опираются на силовой каркас и далее на башмак, причем внутри силового каркаса расположена капсула аппаратного отсека с возможностью ее извлечения при диагностике и ремонте аппаратуры.The proposed lining for steep thin layers and medium power, consisting of the same type of interchangeable linear sections, each of which has an upper, shoe, capsule of the hardware compartment, block and bottom-hole fences, as well as elements of the spacer, movement and correction, characterized in that as an element expansion and extension a sliding frame is used with a special horizontally positioned hydraulic jack for its expansion and expansion, which together with the top support on the power frame and then on the shoe, and in utri power skeleton is hardware capsule compartment, with its recovery in the diagnosis and repair of equipment.

Конструкция раздвижной рамы состоит из четырех пантографов, крестообразно насаженных по центру на скользящую ось, причем каждый из пантографов одним концом шарнирно прикреплен к опорной плите или верхняку, а свободным концом опирается на каток с возможностью перемещения при распоре и разгрузки крепи.The design of the sliding frame consists of four pantographs, crosswise mounted in the center on the sliding axis, each pantograph with one end pivotally attached to the base plate or the top, and its free end resting on the roller with the possibility of movement during expansion and unloading the lining.

В качестве элементов передвижки и коррекции силовой каркас со стороны забоя и завала имеет раздвижные кронштейны с гидродомкратами передвижки внутри них, которые кинематически связаны с раздвижной траверсой, соединяющей стойки распора призабойного ограждения, и с раздвижной траверсой, соединяющей стойки распора завального ограждения, причем внутри траверс располагаются домкраты коррекции крепи.As elements of movement and correction, the power frame from the side of the bottom and blockage has sliding brackets with hydraulic jacks of movement inside them, which are kinematically connected with the sliding beam connecting the struts of the bottom hole fence, and with the sliding beam connecting the struts of the block fence, and inside the beam there are support correction jacks.

Другие компоненты крепи идентичны аналогу [4]. Управляющая электроника ограждена от горного давления силовым каркасом, а от виброударных воздействий - покрытием корпуса капсулы слоем пористой резины или полимером.Other components of the lining are identical to the analogue [4]. The control electronics is protected from rock pressure by a power frame, and from vibration impacts by coating the capsule body with a layer of porous rubber or polymer.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлен вертикальный разрез секции крепи (вид сзади), на фиг.2 - вид на крепь сверху с разрезом; на фиг.3 - вид на крепь сбоку с местным разрезом.Figure 1 shows a vertical section of the lining section (rear view), figure 2 is a view of the lining from above with a section; figure 3 is a side view of the lining with a local incision.

Линейная секция состоит из верхняка 1 и опорной плиты 2, соединенных между собой раздвижной рамой, силового каркаса 4, внутри которого находится капсула аппаратного отсека 3, покрытая резиной или полимером. Днище силового каркаса имеет утолщение нижней ее части в виде башмака 5.The linear section consists of the top 1 and the base plate 2, interconnected by a sliding frame, a power frame 4, inside which is a capsule of the hardware compartment 3, coated with rubber or polymer. The bottom of the power frame has a thickening of its lower part in the form of a shoe 5.

Спереди непосредственно к силовому каркасу 4 шарнирно крепится раздвижной кронштейн 13 с домкратом передвижки 16, расположенным внутри него. Поворот кронштейна 13 вверх-вниз осуществляется домкратом 28. Кронштейн 13 телескопически связан с раздвижной траверсой 15, внутри которой находится домкрат коррекции двустороннего действия 20. Траверса связывает тягами 18, 19 между собой гидростойки распора 14, 17, на которых крепится призабойное ограждение 22.In front, directly to the power frame 4, a sliding bracket 13 is pivotally mounted with a sliding jack 16 located inside it. The bracket 13 is rotated up and down by a jack 28. The bracket 13 is telescopically connected to a sliding traverse 15, inside of which there is a double-acting correction jack 20. The traverse connects with a tie rod 18, 19 to each other a hydraulic strut of the strut 14, 17, on which the bottom guard 22 is attached.

Сзади к силовому каркасу 4 шарнирно крепится раздвижной кронштейн 9 с домкратом передвижки 10, расположенным внутри него. Кронштейн телескопически связан с раздвижной траверсой 6, внутри которой находится домкрат коррекции двустороннего действия 8. Траверса связывает между собой мощные гидростойки 7, 12 завального ограждения 21. Поворот кронштейна вверх-вниз осуществляется домкратом 11, установленным на башмаке линейной секции 5.Behind the power frame 4, a sliding bracket 9 is pivotally mounted with a sliding jack 10 located inside it. The bracket is telescopically connected to the sliding traverse 6, inside of which there is a double-acting correction jack 8. The traverse connects powerful hydraulic stands 7, 12 of the block fence 21. The bracket is rotated up and down by a jack 11 mounted on the shoe of the linear section 5.

Раздвижная рама восполняет большую изменчивость гипсометрии тонких пластов, а домкрат 26 создает необходимую реакцию крепи. Раздвижная рама состоит из четырех пантографов 23, крестообразно насаженных по центру на скользящую ось 24, причем каждый из пантографов одним концом шарнирно прикреплен к опорной плите или верхняку 25, а свободным концом опирается на каток 27 с возможностью перемещения при распоре и разгрузки крепи.The sliding frame makes up for the great variability of the hypsometry of thin layers, and the jack 26 creates the necessary support reaction. The sliding frame consists of four pantographs 23 mounted crosswise in the center on the sliding axis 24, with each of the pantographs pivotally attached at one end to the base plate or the top 25, and resting with its free end on the roller 27 with the possibility of movement during expansion and unloading of the lining.

Призабойное ограждение 22 (возможно сеточное) и завальное телескопическое ограждение 21 должны обладать возможностью удлиняться и сокращаться при перемещении крепи вверх по восстанию в целях компенсации сползания или удлинения лавы по мере изменения гипсометрии пласта.The bottomhole fence 22 (possibly mesh) and the telescopic blockage 21 must be able to lengthen and contract when the lining moves up the uprising in order to compensate for the sliding or elongation of the lava as the formation hypsometry changes.

У предлагаемой крепи передняя и задняя стенки базовой секции утратили непосредственную конструктивную связь. Линейная секция приобрела большинство ее функций и, в принципе, превратилась в робота (предполагается автоматизированное управление всеми элементами крепи).The proposed lining front and rear walls of the base section have lost direct constructive connection. The linear section has acquired most of its functions and, in principle, has turned into a robot (it is supposed to automatically control all the lining elements).

Ход работ.Progress of work.

Выемочный цикл начинается с разрушения угля физическим способом с использованием лазера, ультразвука или струи воды высокого давления. Аппаратура управления выемочным органом расположена в капсуле 3. Доставка угля по лаве на крутом падении осуществляется самотеком.The extraction cycle begins with the destruction of coal in a physical way using a laser, ultrasound or a jet of high pressure water. The mining control equipment is located in capsule 3. Coal is delivered by gravity along a lava at a steep fall.

После выемки полоски угля призабойное ограждение 22 вместе с разгруженными гидростойками 14, 17 приподнимается домкратом 28 и подается на забой домкратом передвижки 16, при этом кронштейн 13 раздвигается. Затем гидростойки 14, 17 распираются, а линейная секция крепи разгружается, при этом рама «складывается» посредством домкрата 26, секция приподнимается от почвы пласта и «переносится», подтягивается домкратом передвижки 16 к призабойному ограждению 22. Передвижке линейной секции помогает и домкрат 10 со стороны завального ограждения, который при этом раздвигается.After the strip of coal is removed, the bottom-hole guard 22, together with the unloaded hydroracks 14, 17, is lifted by the jack 28 and fed to the bottom by the jack 16, while the bracket 13 extends. Then the hydraulic pillars 14, 17 are bursting, and the linear section of the lining is unloaded, while the frame “folds” by means of a jack 26, the section is lifted from the soil of the formation and “transported”, pulled by the jack of the slide 16 to the bottomhole fence 22. The jack of 10 also helps to move the linear section side of the block fence, which at the same time moves apart.

После распора линейной секции разгружаются гидростойки завального ограждения 7, 12. При этом кронштейн 9 поворачивается домкратом 11 и приподнимает траверсу 6 вместе с мощными домкратами и их башмаками, а домкрат передвижки 10 подтягивает указанные выше элементы и завальное ограждение 21 к линейной секции. Затем мощные домкраты 7, 12 распираются. На этом заканчивается подготовка крепи к новому выемочному циклу.After the expansion of the linear section, the hydraulic struts of the block fence 7, 12 are unloaded. In this case, the bracket 9 is rotated by the jack 11 and lifts the yoke 6 together with the powerful jacks and their shoes, and the jack 10 moves the above elements and the block fence 21 to the linear section. Then the powerful jacks 7, 12 burst. This completes the preparation of the lining for a new excavation cycle.

Такой способ передвижки крепи особенно эффективен при слабой склонной к вспучиванию почве. При этом заштыбовка и заклинивание секциям крепи не грозит. Устойчивость крепи на крутом падении гарантируется тем, что большинство гидростоек постоянно находится в распоре с боковыми породами. Главное отличие данной крепи - что все секции однотипные, взаимозаменяемые, обладающие собственной устойчивостью и передвигаемостью без громоздкой базы или базовых секций.This method of moving the lining is especially effective in weak soil prone to swelling. At the same time, the bolting sections are not threatened with pinning and jamming. The stability of the lining in a steep fall is guaranteed by the fact that most of the hydroracks are constantly in contact with the side rocks. The main difference of this lining is that all sections are of the same type, interchangeable, having their own stability and mobility without a bulky base or base sections.

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.If it is necessary to correct the support, as a result of its sliding or changing the length of the lava due to kinks and fluctuations in the angle of incidence of the formation, the construction of the support allows you to move the sections along the uprising of the formation in turn, starting from the top.

Процесс начинается с кратковременной разгрузки гидростоек 14, 7, и путем раздвижки траверс 6, 15 домкратами коррекции 8, 20 они подаются вверх по восстанию. После распора гидростоек 14, 7 разгружается и подтягивается линейная секция теми же домкратами коррекции 8, 20. После распора линейной секции путем сближения пантографов 25 гидродомкратом 26 разгружаются гидростойки 17 и 12, которые путем сокращения траверс 15, 6 подтягиваются домкратами коррекции 8, 20 к линейной секции.The process begins with a short-term unloading of the hydraulic racks 14, 7, and by sliding the traverse 6, 15 with correction jacks 8, 20 they are fed up the rebellion. After the expansion of the hydraulic struts 14, 7, the linear section is unloaded and tightened with the same correction jacks 8, 20. After the linear section is expanded, the hydraulic racks 17 and 12 are unloaded by the hydraulic jack 26, which are pulled by the correction jacks 8, 20 to the linear ones by reducing the traverse 15, 6 sections.

Аналогичный процесс повторяется со всеми секциями от верха до низа лавы. При изменении длины лавы возможен обратный процесс - опускание секций крепи, начиная с самой нижней.A similar process is repeated with all sections from the top to the bottom of the lava. When changing the length of the lava, the reverse process is possible - lowering the lining sections, starting from the lowest.

Техническая и экономическая польза от внедрения данного изобретения очевидна: из-за отсутствия работоспособных крепей огромные запасы угля в крутых пластах консервируются. Запасы нефти и газа истощаются, холодный термоядерный синтез оказался неосуществим, и в будущем уголек послужит человечеству верную службу, как это было всегда. Из угля можно получить почти все необходимое человеку и все для техники.The technical and economic benefits of the implementation of this invention are obvious: due to the lack of workable supports, huge coal reserves in steep seams are preserved. Oil and gas reserves are depleted, cold thermonuclear fusion turned out to be impracticable, and in the future, the coal will serve humanity faithfully, as it always has been. From coal, you can get almost everything a person needs and everything for technology.

Источники информацииInformation sources

1. Хорин В.Н. Развитие техники для подземной добычи угля калийных и марганцевых руд. М.: Недра, 1985, с.148-167.1. Khorin V.N. Development of technology for underground coal mining of potash and manganese ores. M .: Nedra, 1985, p.148-167.

2. Орлов А.А. и др. Крепление и управление кровлей в комплексно механизированных очистных забоях. - М.: Недра, 1993, с.217-279.2. Orlov A.A. and others. Fastening and roof management in complex mechanized working faces. - M .: Nedra, 1993, p. 217-279.

3. Патент RU 2276729 C1, E21D 23/00, Бюл. №14.3. Patent RU 2276729 C1, E21D 23/00, Bull. No. 14.

4. Патент RU 2324820 C1, E21D 23/00, Бюл. №14.4. Patent RU 2324820 C1, E21D 23/00, Bull. No. 14.

Claims

1. Mechanized support for steep thin layers and medium power, consisting of the same type of interchangeable linear sections, each of which has an upper, a shoe, a capsule of the hardware compartment, blockage and bottom-hole fencing, as well as elements of the head, movement and correction, characterized in that As an element of the spacer and sliding, a sliding frame is used with a special horizontally located hydraulic jack for its expansion and expansion, which together with the top are supported by the power frame and then on the shoe, Rich carcass located inside the power device compartment capsule, with its recovery in the diagnosis and repair of equipment.

2. Mechanized roof support according to claim 1, characterized in that the sliding frame consists of four pantographs, crosswise mounted in the center on the sliding axis, each pantograph being pivotally attached to the base plate or the upper end with one free end, and rests on the roller with the free end displacement and expansion support.

3. Mechanized roof support according to claim 1, characterized in that as the elements of movement and correction, the power frame from the side of the bottom and blockage has sliding brackets with hydraulic jacks of movement inside them, which are kinematically connected with the sliding traverse connecting the struts of the bottom hole guard, and a sliding traverse connecting the struts of the thrust blocking fence, and inside the traverse are the correction support jacks.