RU2452861C1

RU2452861C1 - Powered support for steep beds

Info

Publication number: RU2452861C1
Application number: RU2010151463/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Перфилов (RU); Александр Александрович Перфилов
Original assignee: Александр Александрович Перфилов
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-06-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: powered support includes linear sections, bottom-hole enclosure and rock-dammed enclosure with hydraulic props of stay brace and correction jacks. At that, each linear section consists of hydraulic prop with capping and support plate, capsule of machine compartment, roller bearing and shoe. Roller bearing is made in the form of hollow metal ball arranged in cylindrical cavity of the shoe and hold-down stock with shock absorber through which the weight of unloaded section is transferred to the ball. At that, ball of roller bearing, hold-down stock and wall of cylindrical cavity of the shoe are covered with diamond film with friction coefficient of 0.05-0.001.

EFFECT: improving stability and movability of support, and reducing metal consumption for support.

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.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.

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.To date, no effective technology and safe technology for mining steep formations has been created. Therefore, in many coal-mining countries, such layers are not practiced, but preserved.

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.Modern unified complexes of a new technical level are known, such as KM137, KM138, KM142, KM143, KM144, designed for flat coal seams with an angle of incidence of up to 35 degrees (1, A. Orlov and others. Fixing and control of the roof in complex mechanized treatment faces. - M .: Nedra, 1993, p. 217-279). 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 (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.The well-known Dolinsky MKD complex with mechanized support (2, patent No. RU 2276729 C1, E21D 23/00 dated 04.10.2004, Bull. No. 14, 05.20.2006). Complex for inclined and steep formations of the 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 associated with becoming a motor jack and 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 EARRINGS located in the plane of symmetry of the base, sectional guide with It consists of two hinged beam connections 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 не препятствует развороту, наклону и сползанию в сторону падения 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 the stand, two guide beams with a vertical bracket on the shoe and with a stabilizing jack on the upper shaft eliminates or reduces the tendency to tilt the sections to the bottom or from the bottom, but does not prevent the turn, tilt and slide towards the dip of the formation.

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).RELEASE OF THE BASIC BEAM TO THE SOIL OF THE FORM especially contributes to waterlogging of the soil (natural or irrigation), vibration of the excavating organ with weak lateral rocks (bathed above the upper sections and buried the shoe in the soil of the formation).

Известна механизированная крепь для пластов крутого падения (3, RU 2324820 C1).Known mechanized lining for steep dip layers (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.It includes a BASIC STAW, divided into basic sections, each of which consists of a front and block walls with hydraulic racks of a span and an upper shaft, as well as shanks connecting the front and block walls along the soil of the formation, and LINEAR SECTIONS, each of which consists of a hydraulic rack 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 with stiffeners and coated with porous rubber or Leamer, which rests with gidrostoyka 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 - the hardware compartment.

Недостатками данной механизированной крепи является следующее.The disadvantages of this mechanized lining is the following.

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.1. During the correction of the lining with the rise in rebellion, all the supporting posts of both the base and linear sections are unloaded for a moment, which increases the likelihood of slipping, skewing or tipping over.

2. Размещение катковых опор внутри хвостовиков может привести к их заштыбовке и заклиниванию.2. Placing roller bearings inside shanks can lead to their filling and jamming.

Известна механизированная крепь для пластов средней мощности крутого падения (4, RU 2398970 С1), принятая нами за прототип.Known mechanized support for formations of medium power steep fall (4, RU 2398970 C1), adopted by us as a prototype.

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.This lining eliminates these drawbacks of the previous one and differs in that the bases of the front and rear walls of the base section are divided into three parts telescopically connected to each other, and their middle parts are connected by a traverse, in the grooves of which roller bearings of the linear section are installed. The bottom of the capsule - the hardware compartment has a thickening in the form of a curved shoe that borders the traverse with roller bearings. Moreover, due to the shock-absorbing device of the roller support, the clamp does not clamp.

Недостатками данной крепи можно считать следующее.The disadvantages of this lining can be considered the following.

1. Людской ходок по-прежнему проложен вдоль передней стенки базовой секции, что увеличивает рабочее пространство лавы, а значит, и нагрузку на крепь.1. The human walker is still laid along the front wall of the base section, which increases the working space of the lava, and hence the load on the lining.

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).2. The presence of basic and linear sections with a multitude of hydraulic struts of the head and jacks of movement and correction increase the metal consumption of the lining (in the bowels of the Earth, as in Space, every extra kilogram of metal is unacceptable).

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - дальнейшее повышение устойчивости и улучшение передвигаемости крепи на крутом падении за счет изменения компоновки ее узлов.The OBJECT of the INVENTION is to further increase stability and improve the mobility of the lining on a steep fall by changing the layout of its nodes.

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.The task is achieved in that the roller support is made in the form of a hollow metal ball placed in a cylindrical cavity of a figured shoe, and a pressure rod with a shock absorber, through which the weight of the unloaded section is transferred to the ball. The ball does not have a fixed axis and can move in any direction in the plane of the reservoir. The direction towards the face is assigned to him by the jack of movement, and by the uprising of the formation - the jacks of correction. At the same time, increased air pressure inside the metal bellows connecting the hermetically sealed hatches of adjacent sections ensures stabilization of the linear sections in space.

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.The free rotation of a hollow ball is facilitated by its coating and the walls of the cylindrical cavity of the shoe with a diamond film that almost eliminates friction - the coefficient of friction is 0.05-0.001 (5, https://newchemixtry.ru). At the same time, friction with the soil of the formation will be sufficient to move the lining section on this ball joint.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

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.In Fig.1 shows a vertical section of the lining section, Fig.2 is a view of the lining section from the side with a cut, Fig.3 is a view of the lining section from above.

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.The linear section consists of a water-resistant strut 2 with the top 1, a base plate 3 and a strong capsule 4 with stiffeners, coated with rubber or polymer and having a thickening of its lower part in the form of a figure-shaped shoe 5.

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.Inside the cylindrical cavity of the shoe is a roller support, consisting of a hollow metal ball 8 and a clamping device 7 with rollers 6. The hatches 9 of the adjacent sections are connected by metal bellows 16 forming a human walker. When unloading the section, the hatches are hermetically closed and an air pressure in the bellows is created, sufficient to stabilize the section in space.

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.From the side of the blockage, the linear section has a blocking fence 10, a sliding crosshead 11 with correction jacks 17 and hydroracks 12. The traverse is connected to the capsule 4 by a hydraulic jack 13, which has the possibility of turning with the help of a jack 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).On the bottom side, the linear section has a bottom guard 18 and a manipulator 15 with a grip for changing coal destruction tools (laser, high-pressure hydraulic monitor or ultrasound transducer).

Ход работ.Progress of work.

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.The extraction cycle begins with the destruction of coal in a physical way such as a laser, ultrasound or a jet of high pressure water. The destruction tool manipulator 15 describes the calculated trajectory. The mining control equipment is located in capsule 4. Coal is delivered by gravity along a lava at a steep fall.

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.After coal extraction, the hydraulic stand 2 is unloaded, the Clamping device 7 pushes (partially) the ball 8 from the cavity of the figured shoe 5 and lifts the lining section from the formation soil. The hatch 9 is hermetically closed, pressure is created in the bellows 16, and the section 13 moves the hydraulic jack to the face. At a new location, the hydraulic stand 2 bursts. Then the hydraulic stands 12 are unloaded and with the same hydraulic jack of the shift 13 all the mechanisms of the block fence are pulled to the capsule 4, while the hydraulic jack 14 holds the structure in position. After this, the hydraulic columns 12 are bursting again. 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 support structure allows the sections to be moved along the uprising of the formation alternately, starting from the top.

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.The process begins with the unloading of the upper hydraulic rack 12 and its submission to the formation uprising by the upper correction jack 17 by the desired amount, after which the upper hydraulic column 12 is bursting. After unloading the hydraulic stand 2, the capsule of the hardware compartment 4 with all the mechanisms attached to it is pulled upward by the correction jack 17 and the hydraulic stand 2 is again bursting. At the same time, the pressure of compressed air in the bellows 16 contributes to the rise of the capsule.

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.At the third stage, the lower hydraulic stand 12 is unloaded and is pulled up by the lower hydraulic jack of the correction 17. After its expansion in a new place, the correction process is repeated with the lower sections.

При изменении длины лавы возможен обратный процесс-опускание секций крепи, начиная с самой нижней.When changing the length of the lava, the reverse process is possible - lowering the lining sections, starting from the lowest.

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.The proposed layout and kinematics of the lining, as well as the use of a metal bellows of a human walker as a power element for stabilizing the lining sections in space, can significantly increase the stability and mobility of the lining in a steep fall and significantly reduce the metal consumption of the lining.

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

Источники информацииInformation sources

1. Орлов А.А. и др. Крепление и управление кровлей в комплексно механизированных очистных забоях. - М.: Недра, 1993, с.217-279.1. Orlov A.A. and others. Fastening and roof management in complex mechanized working faces. - M .: Nedra, 1993, p. 217-279.

2. Патент RU 2276729 C1, E21D 23/00.2. Patent RU 2276729 C1, E21D 23/00.

3. Патент RU 2324820 C1, E21D 23/00.3. Patent RU 2324820 C1, E21D 23/00.

4. Патент RU 2398970 C1, E21D 23/00, 10.09.2010, Бюл. №25.4. Patent RU 2398970 C1, E21D 23/00, 09/10/2010, Bull. Number 25.

5. http://newchemistry.ru.5. http://newchemistry.ru.

Claims

1. Mechanized support for steep formations of medium power, including a face guard, a block fence with hydraulic struts and correction jacks, linear sections, each of which consists of a hydraulic stand with an upper and base plate, capsules of the hardware compartment, roller support and figured shoe, characterized the fact that the roller support is made in the form of a hollow metal ball placed in the cylindrical cavity of the shoe of the shape shown in Fig. 1, and a pressure rod with a shock absorber, through which The unloaded section is transferred to the ball.

2. Mechanized support according to claim 1, characterized in that the ball of the roller support, the pressure rod and the walls of the cylindrical cavity of the shoe are coated with a diamond film with a friction coefficient of 0.05-0.001.