SU1335708A2 - Секци механизированной крепи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к добыче полезных ископаемых и повышает надежность в работе секции при активном управлении горным давлением в услови х труднообрушиваемых кровель за счет снижени  динамических нагрузок по ; всему контуру взаимодействи  с вмещающими породами. Дл  этого кажда  гидростойка содержит цилиндр 10, полый шток 11, поршень (П) 13 и демпфер в виде дополнительного П 12. Последний уплотнен манжетами 14 и пере (Л 00 со СП о 00 1Ч .г

Description

мещаетс  по П 13, вьшолненному в виде утолщени  штока 11.Газовый амортизатор 24, в-цилиндре которого размещен П 25, жестко соединен со што- ком 11 гидростойки. Поршнева  полость газового амортизатора 24 отверстием 28 соединена с внутренней по- -постью 29 штока 11. За счет выбора

1

Изобретение относитс  к добыче полезных ископаемых подземным способом , в частности к креплению очистных забоев угольных шахт механизированными креп ми поддерживающего и оградительно-поддерживающего типа, и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт.св. № 1221378.

Целью изобретени   вл етс  повы- шение надежности работы секции при активном управлении горным давлением в услови х труднообрушаемых кровель за счет снижени  динамических нагрузок по всему контуру взаимодей- ствй  крепи с вмещаюшрсми породами,

На фиг . 1 изображена секци  механизированной крепи, вид сбоку; на фиг конструктивна  схема гидростойки.

Секци  Состоит из козырька 1, пе- рекрыти  2, соединенного с огражде- .нкем Зэ которое в свою очередь шар- нирно закреплено на основании 4. Перекрытие 2 поддерживаетс  гидравлическими стойками 5. Рессорные пласти , ны 6 соединены с козырьком 1, перекрытием 2, ограждением 3, т гами 7 шарнирно через проушины с пазом. Штоки , гидропатронов 8 св заны шарнирно с рессорными пластинами б, а гидро- цилиндры гидропатронов 8 закреплены жестко с оградительно-поддерживающими элементами 1-3. Гидропатроны 8 гидростойки 5 соединены гидромагистралью 9, образу  с упругими рессорными пластинами 6 замкнутую гидромеханическую систему активного управлени  горным давлением.

Гидропатроны 8 расположены в активных зонах действи  ударной нагруз ки. Количество гидропатронов выбирают из услови  перекрыти  их зон действи .

рационалрлного соотношени  эффективных площадей демпфера в виде двойного поршн , газового амортизатора. 24 устанавливаетс  требуемое быстродействие замкнутой гидромеханической системы и достигаетс  требуемый закон активного управлени  горным давлением . 2 ил„

0 5 о

0

5

Гидравлическа  стойка 5 секхщи содержит цилиндр 10 с внутренним диа- метром d(, полый шток 11 диаметром d.2 и диаметром расточки dj, демпфер в виде дополнительного поршн  12 и поршень 13..

Дополнительный поршень 12 уплотнен манжетами 14 и может в пределах высоты h внутренней полости перемещатьс  по поршню 13, выполненному в виде утолщени  штока 11, уплотненному кольцом 15.

Штокова  полость гидростойки сообщена с гидроблоком 16 каналом 17, а поршнева  - каналом 18 с предохранительным клапаном 19, настроенным на несущую способность гидростойки, и гидрозамком 20.

К гидроблоку 16 присоединены подводы 21 и 22. .. ,

Рабоча  жидкость нагнетаетс  в полость штока 11 через канал 23. Канал 23 соедин ет внутреннюю полость 29 штока 11 с напорной магистралью 21, гидросистемы через распределитель гидроблока 16 управлени .

Газовый амортизатор 24, в цилиндре которого размещен поршень 25 уплотненный манжетами 26, жестко соединен с штоком 11 гидростойки 5. Сжатый газ нагнетаетс  в цилиндр амортизатора 24 через канал 27, нормально закрытый. Поршнева  полость газового амортизатора 24 отверстием 28 соединена с внутренней полостью 29 штока 1 1 .

Секци  механизированной крепи работает следующим образом.

При соединении напорной магистрали 21 через гидрозамок 20 о каналом 18 рабоча  жидкость попадает в поршневую полость и раздвигает

гидростойку. После создани  в поршневой полости рабочего давлени  при просадке стойки слив избыточной жидкости осуществл етс  через канал 18 и предохранительный клапан 19.В нрж- нем положении поршень 13 относительно поршк  12 удерживаетс  давлением рабочей жидкости, нагнетаемой в полость полого штока 11 через канал 23. Такое положение поршн  обеспечиваетс  при условии

.

1

Р. d , d . - d, - d,.где P., - рабочее давление в поршневой полости стойки; давление жидкостей в полости штока ,

внутренний диаметр цилиндра СТОЙКИ ,

наружный диаметр штокаJ диаметр расточки штока; внутренний диаметр внешнего поршн .

В момент про влени  динамических нагрузок при внезапном обрушении непосредственной кровли в любом месте секции крепи блоки породы удар ют по упругим рессорным пластинам 6, Они перемещаютс  вниз вместе с т гами 7 и со штоками гидропатронов 8, которые за счет деформации упругих элементов станов тс  упругими опорами . При этом упругие рессорные пластины и гидропатроны гас т знер- гию ударной нагрузки на ко-нтакте взаимодействи  крепи с боковыми породами и передают на ограждение, козырек перекрытие и на все другие элементы секции крепи нарастающую динамическую нагрузку.

При отрыве горных пород в массиве и динамических  влени х в кровле первыми срабатывают упругие рессорные пластины с гидропатронами, так как нагрузка вначале возрастает на контакте крепи с кровлей, а затем передаетс  на гидростойку и на газовый амортизатор.,

Если Р - динамическа  нагрузка, действующа  на козьфек, перекрытие и ограждение, F - величина начального распора гидростоек, то при

0

условии Р F происходит мгновенное перемещение штока гидропатрона и жидкость из гидроцилиндра гидропатро- на выдавливаетс  в гидростойки, что приводит к мгновенному их распору.

При перемещении штоков гидропатро-ч нов вниз поршни вьщавливают часть рабочей жидкости из гидроцилиндров, котора  поступает в гидростойки 5, так как гидросистема  вл етс  замкнутой . Вследствие этого штоки гидростоек 5 выдвигаютс  и секци  крепи работает в режиме предохранительной

5 податливости. Ход штока гидростойки под действием вытесненной из гидро- стойки рабочей жидкости равн етс  величине хода штока гидропатрона. Благодар  этой податливости крепи снижаютс  динамические нагрузки.

При срабатырании гидропатронов и вытеснении жидкости из их поршневых полостей в поршневую полость гидростойки , происходит ее раздвижка за счет дополнительной податливости рессорных пластин и деформации горных пород, но не на всю величину опуска-. ни  горных пород, а на величину 20- 30 мм, обеспечивающую допустимое

0 -смещение пород кровли. При срабатывании гидропатронов давление жидкостг л в поршневой полости гидростойки увеличиваетс . Однако срабатывание предохранительного клапана присходит при условии на штоке, превышающем несущую способность гидростойки,

При динамических нагрузках давле ние в поршневой полости гидростойкк

5

5

йР,

И

0

d,P.

5

0

5

увеличиваетс  на величину

когда

.,. J,

з -г происходит смещение поршн  вниз.

При этом жидкость в штоковой полости дополнительно сжимаетс , воздейству  на поршень амортизатора 24 и сжима  газ в его поршневой полости., а просадка штока обеспечиваетс  за счет этого при посто нном объеме жидкости в поршневой полости стойки . После срабатывани  предохранительного клапана 19 давлени  в поршневой полости гидростойки снижаетс  до PJ , и поршень возвращаетс  в верхнее положение.

Газовый амортизатор дополнительно обеспечивает снижение динамических нагрузок на гидростойку, что по- Bbmiaer ее надежность. Гидравлическа  св зь газового амортизатора с полостью штока позвол ет повысить быстродействие гидростойки за счет безы- нерционности газа, закаченного в амортизатор Благодар  газовому амортизатору и жидкости под давлением в штоковой полости в демпфере имеетс  пространство дл  хода поршн , Причем давление в камере газового амортизатора создаетс  таким, чтобы обеспечить перемещение поршн  12. относительно поршн  13 на величину - uh 20 -. 30 мм, т.е. допустимого смещени  горных пород при динамических процессах в кровле, чем дости- гаетс  повышение эффективности активного управлени  горным давлением и регулировани  сучещени  горных пород кровли при-динамическом режиме в системе крепь - вмещающие породы.

Предохранительный клапан 19 настраиваетс  на рабочее давление, соответствующее несущей способности гидростойки.

При увеличении давлени  горных пород на гидростойку поршень 12 про- саживаетс  со сливом жидкости через предохранительный клапан.

При динамических нагрузках поршень 13 со штоком 11 просаживаетс  по поршню 12, При этом избыток жидг кости сжимает поршнем 25 газ в газовом амортизаторе 24 и дополнительный поршень несколько перемещаетс  вниз, В этом случае давление газа увеличиваетс  на ЛР и несколько возрастает давление жидкости во внутренней полости 29 штока 11 и в поршневой полости. После срабатывани 

45

предохранительного клапана 19, давле- 4о нение клапана с поршневой полостью ние в поршневой полости опускаетс  до рабочего, и поршень 12 возвращаетс  в верхнее положение.

При про влении большого горного давлени  в услови х труднообрушае- мых кровель и ударных динамических нагрузок, превьш1ающих несущую спо- - собность гидростойки 5, срабатывает предохранительньй клапан 19, дополнительный поршень 12 со штоком 11 перемещаютс  вверх до упора цилиндра и заходит посадка стой50

и внутренней полостью штока на.рабо тоспособность гидростойки отрицател ного вли ни  не оказывает.

Если при этом при перемещении поршн  со штоком по дополнительному поршню зажатие секции не устран етс то дл  дополнительной осадки стойки , посаженной нажестко, распреде литель гидроблока 16 управлени  переключаетс  на соединение внутренней штоковой полости через канал 17 с напором, В результате этого поршень 13 со штоком 11, перемеща сь по полому поршню 12, может быть опу щен на дополнительную высоту h - (20-30) и секци  крепи выводитс  из режима заклинивани , что обеспечивает нормальное условие пеки нежестко.

При просадке гидростойки нежестко порщень 12 перекрывает предохранительный клапан 19. При этом раздути  цилиндра и разрушени  гидростойки не происходит, так как просадка штока гидростойки оказываетс 

g 5

0

5

0

5

возможной при срабатывании зтого же клапана от давлени  жидкости во внутренней полости 29 щтока 11, котора  соединена с ним каналом 23, Секци  крепи не заклиниваетс ,так как за счет демпфера жидкости, закаченной под воздействием в полость штока 11, газового амортизатора 24 еще имеетс  дополнительное пространство дл  хода h поршн  13 со штоком 11,

При посадке дополнительного поршн  гидростойки нажестко канал 18 им перекрываетс . При возрастании горного давлени  поршень 13 со штоком 11 , преодолева  сопротивление жидкости в полости штока и газа в газовом амортизаторе , перемещаетс  внутри поршн  12. Однако просадка стойки уменьшаетс  только на 20-30 мм и останетс  дополнительное пространство дл  хода штока на величину h-(20-30) мм.

При этом раздутие и поломка штока в гидростойке исключаетс , так как внутренн   полость 29 штока соединена с предохранительным клапаном 19 и его срабатывание предотвращает разрушение конструкции. Кроме того, перемещаетс  поршень газового амортизатора , обеспечиваюш 1й уменьшение динамических нагрузок.

Давление рабочей жидкости в порш- н.евой полости и внутренней полости штока одинаковое, так как они соединены между собой, и в случае отсутстви  посадки гидростойки насухо предохранительный клапан 19 одновре- . менно предотвращает раздутие цилиндра гидростойки и штока. Такое соеди

нение клапана с поршневой полостью

и внутренней полостью штока на.работоспособность гидростойки отрицательного вли ни  не оказывает.

Если при этом при перемещении поршн  со штоком по дополнительному поршню зажатие секции не устран етс , то дл  дополнительной осадки стойки , посаженной нажестко, распределитель гидроблока 16 управлени  переключаетс  на соединение внутренней штоковой полости через канал 17 с напором, В результате этого поршень 13 со штоком 11, перемеща сь по полому поршню 12, может быть опущен на дополнительную высоту h - (20-30) и секци  крепи выводитс  из режима заклинивани , что обеспечивает нормальное условие передвижки секции крепи. Это происходит при соблюдении неравенства

, ,)

-Ч.

где Р - давление маслостанции гидросистемы управлени  механизированной крепью. После высвобождени  секции крепи от заклинивани  и обеспечени  ее нормального передвижени  канал 17 соедин етс  со сливом и каналы 18 и 23 г с напором, и стойка раздвигаетс . При этом давлением жидкости в полости штока поршень 12 возвращаетс  в нижнее положение, и между - поршн ми демпфера снова образуетс  камера дл  обеспечени  аварийного хода h штока при зажатии ceкцииj что позвол ет значительно повысить несущую способность гидростойки и устранить зажатие секции крепи.

При нормальной работе секции крепи смещение поршн  12 в гидростойке не происходит, а при настройке предохранительного клапана 19 на несущую способность гидростойки поршень 13 со штоком 11 имеет дополнительный запас хода при посадке стойки не- -

жестко

и секци  крепи предохран етс  от заклинивани .

За счет выбора рационального соотношени  эффективиьЕ площадей гидропатронов , демпфера в виде двойного поршн : внешнего и внутреннего, газового амортизатора устанавливаетс  требуемое быстродействие замкнутой гидромеханической системы и достигаетс  требуемый закон активного управлени  горным давлением.

Таким образом, оснащение секции крепи гидростойками с двойным демпфером и газовым поршневым амортизатором позвол ет повысить эксплуатационную надежность работы секции за счет устранени  зажати  крепей и обеспечени  их нормального функционировани .

Так как зоны действи  гидропатронов перекрываютс , то ограничение ударных нагрузок при про влении

горного давлени  активно происходит по всему контуру взаимодействи  крепи с вмещающими породами, осуществл етс  активное управление горным давлением и улучшаетс  взаимодействие

секции крепи с кровлей,

Фор м у ла изобретени 

Секци  механизированной крепи по авт,св, № 1221378 о т л и ч а ю- щ а   с   тем,, что, с целью повь(- шени  надежности работы секции при активном управлении горным давлением в услови х труднообрушаемых кро- вель за счет снижени  динамических нагрузок по всему контуру взаимодействи  крепи с вмещающими породами, кажда  гидростойка снабжена демпфером в виде дополнительного поршн , вьшолненного с внутренней полостью, и газового поршневого амортизатора, гидроблоком управлени , вьтолнен- ным с обратным клапаном и гидрозамком , при этом дополнительный поршень

35

расположен с возможностью перемеш.ени

в цилиндре гидростойки, а амортиза- тор закреплен на штоке, выполненном с полостью сообщенной с полостью амортизатора и с полостью дополни- Q тельного поршн , в которой размещен с возможностью перемещени  поршень гидростойки, соединённой полост ми вместе с полостью штока с гидроблоком управлени ,

-7

Claims (2)

1. Фор м’у ла изобретения

   Секция механизированной крепи
2. 2о по авт. св. № 1221378, 0 т л и чающая с я тем,, что, с целью повышения надежности работы секции при активном управлении горным давлением в условиях труднообрушаемых кро25 вель за счет снижения динамических нагрузок по всему контуру взаимодействия крепи с вмещающими породами, каждая гидростойка снабжена демпфером в виде дополнительного поршня,

   30 •вьшолненного с внутренней полостью, и газового поршневого амортизатора, гидроблоком управления, выполненным с обратным клапаном и гидрозамком, при этом дополнительный поршень расположен с возможностью перемещения в цилиндре гидростоики, а амортизатор закреплен на штоке, выполненном с полостью, сообщенной с полостью амортизатора и с полостью дополнительного поршня, в которой размещен с возможностью перемещения поршень гидростойки, соединённой полостями вместе с полостью штока с гидроблоком управления,

   Фиг 1