RU2548258C1

RU2548258C1 - Powered roof support for steep and dipping formations

Info

Publication number: RU2548258C1
Application number: RU2014111577/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Перфилов
Original assignee: Александр Александрович Перфилов
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-04-20

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: powered roof support is offered for dipping and steep formations of medium thickness, containing the sections, each of which comprises a roof beam, a shoe, a pneumocushion and an embankment, and also a hardware compartment capsule and an advancing mechanism. Besides, the roof support section is designed with a possibility of adjustable spacing and impulse air supply into pneumocushions of the spacer elements and contains an ultrasonic generator with the wave guide transmitting ultrasound to the shoe, exciting in it the oscillations favouring to sliding of the roof support section. The embankment consists of pivotally connected sectors which are softly supported by the shoe through pneumatic shock-absorbers. The advancing mechanism contains two spacer bars with shot pins fixed on a carriage with a possibility of their movement on guides, located on lateral surfaces of the capsule of the hardware compartment using a double action pneumojack.

EFFECT: improvement of adaptability of the roof support to changes of the formation hypsometry, stabilizing the roof support section and its survival in emergencies related to rock failure.

2 dwg

Description

Изобретение относится к угольной промышленности, в частности к области механизированного крепления очистных выработок при выемке угля из наклонных и крутых пластов средней мощности. На наклонном и крутом падении боковые породы слабые, с частыми геологическими нарушениями, непосредственная кровля зачастую ложная, а почва склонная к вспучиванию. Возникают проблемы с раздвижностью крепи, со склонностью крепи к сползанию и опрокидыванию. Не менее важной проблемой является и передвижка крепи на крутом падении с возможностью подачи секций крепи вверх по восстанию пласта. Этой проблеме посвящено предлагаемое изобретение. Опыт эксплуатации агрегата АК-3 А.М. Долинского на крутом падении показал следующее (1. К.А. Ардашев, А.А. Перфилов, А.М. Долинский и др. Результаты испытаний агрегата АК. М.: Горные машины и автоматика, №3, 1972).The invention relates to the coal industry, in particular to the field of mechanized fastening of mine workings during the extraction of coal from inclined and steep formations of medium power. On an inclined and steep fall, the lateral rocks are weak, with frequent geological disturbances, the immediate roof is often false, and the soil is prone to swelling. There are problems with the extension of the lining, with the tendency of the lining to slide and tip over. An equally important problem is the movement of the lining on a steep fall with the possibility of feeding sections of the lining up the uprising of the formation. This problem is dedicated to the invention. Operating experience of the AK-3 A.M. Dolinsky on a steep fall showed the following (1. K.A. Ardashev, A.A. Perfilov, A.M. Dolinsky, and others. Results of testing the AK unit. M: Mining machines and automatics, No. 3, 1972).

Агрегат сконструирован Гипроуглемашем для пологих, а его модернизированный вариант АК для наклонных и крутых пластов средней мощности столбами по простиранию. Основными отличиями агрегата являются: наличие прочного жесткого става, обеспечивающего прямолинейность агрегата и возможность управления его движением путем поворотов става относительно элементов залегания пласта; наличие конструктивной связи последовательно передвигаемых секций крепи с передним и задним поясами базового става, обеспечивающей небольшие величины сползания агрегата по падению при его передвижке. Оставление пачки угля у кровли толщиной до 0.3-0.4 м было предусмотрено проектом отработки участка в связи с наличием в кровле слоя очень слабых неустойчивых пород.The unit is designed by Giprouglemash for gentle, and its modernized version of AK for inclined and steep formations of medium power with columns along strike. The main differences of the unit are: the presence of a strong rigid stand, ensuring the straightness of the unit and the ability to control its movement by turning the stand relative to the elements of bedding; the presence of a constructive connection of consecutively moved lining sections with the front and rear belts of the base stav, providing small values of the unit sliding along the fall during its movement. The abandonment of a coal pack at the roof with a thickness of up to 0.3-0.4 m was provided for by the project for mining the site due to the presence of very weak unstable rocks in the roof.

К тому же прямолинейность агрегата при волнистом залегании пласта приводит тоже к оставлению пачки угля в кровле или почве пласта. Было замечено, что на отдельных участках лавы угольная пачка систематически разрушалась, что приводило к раздвижке гидростоек, находящихся под распором, уменьшению их сопротивления, а над секциями образовывалась куполообразная зона обрушения. Так же в этих местах наблюдался активный отжим угля из забоя, вызванный недостаточной сопротивляемостью крепи (2. А.А. Перфилов. Особенности взаимодействия механизированной крепи с предохранительной угольной пачкой. Кемерово, Труды КузПИ, сб. 43, 1980).In addition, the straightness of the aggregate during a wavy bed of the formation also leads to the abandonment of a pack of coal in the roof or soil of the formation. It was noted that in some sections of the lava the coal pack was systematically destroyed, which led to the expansion of the hydroracks under pressure, a decrease in their resistance, and a dome-shaped caving zone formed above the sections. Also in these places active extraction of coal from the face was observed, caused by the insufficient resistance of the lining (2. A.A. Perfilov. Features of the interaction of mechanized lining with a safety coal pack. Kemerovo, Trudy KuzPI, Sat. 43, 1980).

Более перспективные крепи по-разному приспосабливаются к слабым боковым породам крутых пластов [3, 4, 5].More promising supports in different ways adapt to weak lateral rocks of steep formations [3, 4, 5].

Интересна механизированная крепь (6, RU 2434138 С1), отличающаяся тем, что роль механизма подачи исполнительного органа физического разрушения угля по площади забоя выполняет робот-манипулятор с механической рукой и захватом, установленным на платформе спереди капсулы аппаратного отсека. Другой особенностью этой крепи является то, что механизм стабилизации и коррекции, расположенный по обеим сторонам капсулы аппаратного отсека, состоит из опорных щитов и пневмоподушек, распирающихся в боковые поверхности капсул соседних секций.Mechanized support (6, RU 2434138 C1) is interesting, characterized in that the role of the supply mechanism of the executive body for the physical destruction of coal over the bottom face is played by a robotic arm with a mechanical arm and a grip mounted on the platform in front of the capsule of the hardware compartment. Another feature of this lining is that the stabilization and correction mechanism, located on both sides of the capsule of the hardware compartment, consists of support shields and airbags bursting into the side surfaces of the capsules of adjacent sections.

Известна механизированная крепь (7, RU 2495249 C1), каждая секция которой включает верхняк, пневмоподушки, элемент передвижки, капсулу аппаратого отсека, башмак, забойное и завальное ограждения. При этом в качестве элемента передвижки служат манипуляторы, расположенные по два у почвы и по два у кровли выработки с обоих боков капсулы аппаратного отсека и выполненные с возможностью совершать шагающие движения для переноса секции крепи к забою. Данная крепь принята нами за прототип.Mechanized lining is known (7, RU 2495249 C1), each section of which includes an upper, air bags, a moving element, a capsule of the apparatus compartment, a shoe, a face and block fence. At the same time, manipulators located two by the soil and two by the working roof on both sides of the capsule of the hardware compartment and made with the ability to make walking movements to transfer the lining section to the bottom serve as an element of movement. This support was adopted by us as a prototype.

Ее недостатком можно считать излишнюю металлоемкость крепи - для крепи наклонного падения нет необходимости в распоре манипуляторов в кровлю пласта при разгрузки секции и ее передвижки. Немалое значение имеет снижение веса и стоимости секций крепи.Excessive metal consumption of the lining can be considered its drawback - for the lining of inclined incidence, there is no need for the expansion of the manipulators into the roof of the formation when unloading the section and its movement. Of considerable importance is the reduction in weight and cost of lining sections.

Целью изобретения является повышение приспособляемости крепи к большим изменениям гипсометрии крутых и наклонных пластов, а также улучшение механизма передвижки и стабилизации. Крепь должна иметь особенности: иметь большую раздвижку, « мягко» контактировать с боковыми породами, «выживать» при резком утонении пласта и зажимах крепи, корпус крепи должен быть прочным, чтобы выдерживать вес обрушенных пород при куполении, иметь механизм передвижки, обеспечивающий «выползание» секций из-под завала и быть способной развивать большое сопротивление и обладать свехподатливостью в аварийных ситуациях.The aim of the invention is to increase the adaptability of the lining to large changes in the hypsometry of steep and inclined formations, as well as improving the mechanism of movement and stabilization. The lining must have features: have a large sliding, “gently” contact with the side rocks, “survive” with a sharp thinning of the formation and the lining clamps, the lining body must be strong to withstand the weight of collapsed rocks during domeing, have a sliding mechanism that provides “creep” sections from under the rubble and be able to develop great resistance and be super-compliant in emergency situations.

Этим требованиям удовлетворяют пневмоподушки в качестве распорных элементов, при этом распор должен быть регулируемым, а при куполении подача воздуха должна быть импульсивной для встряски обрушенных пород. Завальное ограждение состоит из шарнирно соединенных секторов и мягко опирается на башмак через пневматические амортизаторы.These requirements are met by air bags as spacers, while the strut should be adjustable, and when domed, the air supply should be impulsive to shake the collapsed rocks. The blocking fence consists of articulated sectors and gently rests on the shoe through pneumatic shock absorbers.

В качестве механизма передвижки предлагается использовать две распорные штаги с выдвижными штырями, закрепленными на каретке с возможностью перемещения по направляющим, закрепленным на боковых поверхностях капсулы аппаратного отсека. Причем для улучшения скольжения башмака по почве пласта, покрытой углем и мелкой породой, можно использовать ультразвуковые вибраторы [8]. Сигналы от ультразвукового генератора через волновод поступают под днище башмака, обеспечивая текучесть сыпучей массы, облегчая передвижку секций крепи. Механизм передвижки подобен бегу лыжника. Распирая верхние или нижние штанги поочередно, можно разворачивать секцию и передвигать с подъемом по восстанию пласта.It is proposed to use two spacers with retractable pins mounted on the carriage with the ability to move along the guides mounted on the side surfaces of the capsule of the hardware compartment as a movement mechanism. Moreover, to improve the slipping of the shoe on the soil of the formation, covered with coal and small rock, you can use ultrasonic vibrators [8]. The signals from the ultrasonic generator through the waveguide enter under the bottom of the shoe, providing fluidity of the granular mass, facilitating the movement of the lining sections. The movement mechanism is similar to running a skier. Stretching the upper or lower rods in turn, you can expand the section and move with the rise of the uprising of the reservoir.

Прочная капсула аппаратного отсека, покрытая резиновой или полимерной оболочкой с выемочным органом физического разрушения угля (лазер или ультразвуковая установка), нетяжела и может быть переносима с легкостью.A durable capsule of the hardware compartment, covered with a rubber or polymer shell with a pit body of physical destruction of coal (laser or ultrasonic unit), is lightweight and can be portable with ease.

Все процессы роботоризованной системы и выемочного органа управляются бортовым компьютером. Капсула аппаратного отсека имеет технологические окна для диагностики аппаратуры и изъятия ее для ремонта.All processes of the robotic system and the extraction organ are controlled by the on-board computer. The capsule of the hardware compartment has technological windows for diagnosing the equipment and removing it for repair.

Таким образом, механизированная крепь для наклонных и крутых пластов средней мощности, содержащая секции, каждая из которых включает верхняк, башмак, пневмоподушку и завальное ограждение, а также капсулу аппаратного отсека и механизм передвижки, отличается наличием регулируемого распора и импульсивной подачи воздуха в пневмоподушки распорных элементов, ультразвукового генератора с волноводом, передающим ультразвук на башмак, возбуждая в нем колебания, способствующие улучшению скольжения секции крепи, завального ограждения ,состоящего из шарнирно соединенных секторов, мягко опирающихся на башмак через пневматические амортизаторы, а также механизма передвижки, включающего в себя две распорные штанги с выдвижными штырями, закрепленные на каретке, с возможностью перемещения их по направляющим, расположенным на боковых поверхностях капсулы аппаратного отсека с помощью пневмодомкрата двойного действия, которые вместе и в целом обеспечивают повышение приспособляемости крепи к изменениям гипсометрии пласта, стабилизацию секции крепи и выживание ее в аварийных ситуациях, связанных с обрушением пород.Thus, mechanized support for inclined and steep formations of medium power, containing sections, each of which includes an upper, shoe, air cushion and block fence, as well as a hardware compartment capsule and a movement mechanism, is characterized by the presence of an adjustable spacer and impulsive air supply to the air cushions of the spacer elements , an ultrasonic generator with a waveguide that transmits ultrasound to the shoe, exciting vibrations in it, contributing to an improvement in the sliding of the lining section, the block fence, consisting o from pivotally connected sectors that gently rest on the shoe through pneumatic shock absorbers, as well as a sliding mechanism, which includes two spreader rods with retractable pins, mounted on the carriage, with the possibility of moving them along the guides located on the side surfaces of the capsule of the hardware compartment using a pneumatic jack double action, which together and as a whole provide increased lining adaptability to changes in formation hypsometry, stabilization of the lining section and its survival in emergency situations rocks related to caving.

В частности:In particular:

регулируемый распор позволяет при большой площади пневмоподушек создавать значительное усилие для удержания зависших над вехняком блочных конструкций или веса обрушенных пород в местах куполения, что препятствует посадки секции «насухо», т.е. на корпус аппаратного отсека и ее зажима;the adjustable spreader allows for a large area of air cushions to create a significant effort to hold block constructions hovering over the milestone or the weight of collapsed rocks in the domes, which prevents the dry section, ie on the body of the hardware compartment and its clamp;

импульсивная подача воздуха в пневмоподушки распорных элементов позволяет сбрасывать обрушенную породу с верхняка, облегчая передвижку секции крепи из-под завала;impulsive air supply to the air bags of the spacer elements allows to dump the collapsed rock from the top, facilitating the movement of the lining section from under the blockage;

ультразвукового генератора с волноводом, передающим ультразвук на башмак, возбуждая в нем колебания, способствующие улучшению скольжения секции крепи по почве пласта, что особенно полезно в местах геологических нарушений, когда трудно найти опору для распора в боковые породы;an ultrasonic generator with a waveguide that transmits ultrasound to the shoe, causing vibrations in it to improve the sliding of the roof support section over the formation soil, which is especially useful in places of geological disturbances when it is difficult to find support for abutment in lateral rocks;

при обычном способе передвижки в местах куполения нет возможности для распора верхняка, т.к. для это необходима ровная площадка кровли, поэтому приходится на верхняке выкладывать костер из бревен. Предлагаемый механизм передвижки выдвижными штырями позволяет распираться в точку, что можно осуществить при значительных нарушениях и куполах, а значит, и передвигать секции крепи под вновь обнаженную кровлю без значительных простоев. При работе механизма передвижки со стороны восстания,- секция крепи будет разворачиваться в сторону падения, а при работе механизма со стороны падения крепь развернется в сторону восстания. Такой механизм передвижки и пневматические подушки распора значительно облегчают секции крепи, что для крутого падения имеет решающее значение.with the usual method of moving in places of dome there is no possibility for the expansion of the upper, because this requires a flat roof area, so you have to lay a fire from logs on the top. The proposed mechanism for moving the retractable pins allows you to burst to the point, which can be done with significant violations and domes, which means that you can also move the lining sections under the newly exposed roof without significant downtime. When the movement mechanism is operating from the uprising side, the lining section will unfold in the direction of falling, and when the mechanism is operating from the falling side, the lining will unfold towards the uprising. Such a movement mechanism and pneumatic strut cushions greatly facilitate the lining sections, which is crucial for a steep fall.

На фиг.1 показан вид на секцию крепи сбоку, на фиг. 2 - вид на секцию сзади с разрезом, где 1 - верхняк, 2 - завальное ограждение, 3 - пневматический амортизатор, 4 - башмак, 5 - опора капсулы аппаратного отсека, 6 - капсула аппаратного отсека, 7 - раздвижное окно, 8 - выемочный орган физического разрушения угля, 9 - пневмоподушка, 10 - волновод, 11 - распорная штанга с выдвижным штырем, 12 - направляющие, 13 - ультразвуковой генератор, 14 - пневмодомкрат двойного действия, 15 - каретка, 16 - выдвижной штырь.Figure 1 shows a side view of the lining section, in fig. 2 - view of the section from the back with a cut, where 1 is the upper section, 2 is the block fence, 3 is the pneumatic shock absorber, 4 is the shoe, 5 is the capsule support of the hardware compartment, 6 is the capsule of the hardware compartment, 7 is the sliding window, 8 is the excavation organ physical destruction of coal, 9 - air bag, 10 - waveguide, 11 - spacer rod with a retractable pin, 12 - guides, 13 - an ultrasonic generator, 14 - double-acting pneumatic jack, 15 - carriage, 16 - retractable pin.

Все элементы секции крепи имеют следующую кинематическую связь.All elements of the lining section have the following kinematic connection.

В исходном положении пневмоподушка 9 с верхняком 1 расперта в кровлю; нагрузка через капсулу аппаратного отсека 6 передается на опору 5 и башмак 4. Одновременно в распертом состоянии находятся распорные штанги 11 с выдвижными штырями 16, что позволяет, при куполе над верхняком и недостаточной при этом раздвижности пневмоподушки, сохранять устойчивость секции крепи и преодолевать самостоятельно места геологических нарушений.In the initial position, the air bag 9 with the top 1 is open in the roof; the load through the capsule of the hardware compartment 6 is transferred to the support 5 and shoe 4. At the same time, the expansion rods 11 with retractable pins 16 are in the open state, which allows, with the dome over the top and the pneumatic pillow being insufficiently wide, to maintain the stability of the lining section and to overcome geological places on their own violations.

При передвижки крепи пневмоподушка 9 разгружается. Пневмодомкраты 14, распираясь в штанги 11, передвигают секции крепи к забою. Для улучшения скольжения секции ультразвуковой генератор 13 по волноводу 10 передает колебания на башмак 4 и слой измельченной породы и угля, покрывающий почву, способствуя его «текучести».When moving the lining, the air bag 9 is unloaded. Pneumatic jacks 14, bursting into the rods 11, move the support section to the bottom. To improve the sliding of the section, the ultrasonic generator 13 along the waveguide 10 transmits vibrations to the shoe 4 and the layer of crushed rock and coal covering the soil, contributing to its "fluidity".

После передвижки крепь на новое место каретки 15 с распорными штангами 11 с вдвинутыми штырями 16 перемещаются пневмодомкратами 14 по направляющим 12 в исходное положение и вновь распираются в боковые породы (речь идет о паре механизмов передвижки, расположенным на боковых поверхностях капсулы аппаратного отсека).After moving the lining to a new place, the carriage 15 with the expansion rods 11 with the pins 16 retracted are moved by the pneumatic jacks 14 along the guides 12 to the initial position and again burst into the side rocks (we are talking about a pair of moving mechanisms located on the side surfaces of the capsule of the hardware compartment).

Предлагаемая крепь отличается оригинальным механизмом передвижки, что повышает ее маневренность и при этом крепь значительно облегчается, что особенно важно для крутого падения.The proposed lining is characterized by an original movement mechanism, which increases its maneuverability and the lining is much easier, which is especially important for a steep fall.

Ход работыWorking process

Нарезают монтажную печь, монтируют роботоризованный добычной комплекс, включают выемочный орган - лазерные или ультразвуковые установки, и процесс пошел, при этом раздвигаются окна7 и выемочный орган - аппарат физического разрушения угля 8, подается на забой.A mounting furnace is cut, a robotic mining complex is mounted, a extraction organ is turned on - laser or ultrasound installations, and the process has begun, while the windows 7 are moved apart and the extraction organ - the apparatus for physical destruction of coal 8, is fed to the face.

Производится разрушение угля, уборка его самотеком и следом за забоем постоянно ползут, опираясь на распорные штанги 11 со штырями 16, секции крепи. При слабой кровле и почве, склонной к вспучиванию, на штыри надеваются пластины с шипами.The destruction of coal is carried out, its cleaning by gravity and after the slaughter constantly creep, relying on expansion rods 11 with pins 16, support sections. With a weak roof and soil, prone to swelling, plates with spikes are put on the pins.

Динамическое воздействие блочной кровли смягчается пневматическими амортизаторами 3.The dynamic impact of the block roof is mitigated by pneumatic shock absorbers 3.

Источники информацииInformation sources

1. К.А. Ардашев, А.А. Перфилов, А.М. Долинский и др. Результаты испытаний агрегата АК. М.: Горные машины и автоматика, №3, 1972.1. K.A. Ardashev, A.A. Perfilov, A.M. Dolinsky et al. Test results for the AK unit. M.: Mining machines and automation, No. 3, 1972.

2. А.А. Перфилов. Особенности взаимодействия механизированной крепи с предохранительной угольной пачкой. Кемерово, Труды КузПИ, сб. 43, 1980.2. A.A. Perfilov. Features of the interaction of mechanized lining with a safety coal bundle. Kemerovo, Transactions of KuzPI, Sat 43, 1980.

3. Патент RU 2412355 С1.3. Patent RU 2412355 C1.

4. RU 2419722 С1.4. RU 2419722 C1.

5. RU 2423611 С1.5. RU 2423611 C1.

6. RU 2434138 С1.6. RU 2434138 C1.

7. RU 2495249 C1.7. RU 2495249 C1.

8. http://www.soring.ru/technology/ultra/more_knots/8. http://www.soring.ru/technology/ultra/more_knots/

Claims

Mechanized support for inclined and steep formations of medium power, containing sections, each of which includes an upper, a shoe, an air cushion and a block fence, as well as a capsule of the hardware compartment and a movement mechanism, characterized by the presence of an adjustable distance and impulsive air supply to the air cushions of the spacer elements, an ultrasonic generator with a waveguide that transmits ultrasound to the shoe, exciting vibrations in it, contributing to an improvement in the sliding of the lining section, a blocking fence consisting of a hinge about the connected sectors, gently resting on the shoe through pneumatic shock absorbers, as well as the sliding mechanism, which includes two spreader rods with retractable pins mounted on the carriage, with the possibility of moving them along the guides located on the side surfaces of the capsule of the hardware compartment using a double-acting pneumatic jack , which together and as a whole provide increased lining adaptability to changes in formation hypsometry, stabilization of the lining section and its survival in emergency situations x with caving.