Секция механизированной крепи

Авторы патента:

E21D23/00 - Шагающая шахтная крепь, например в комбинации с конвейерами, добычными машинами или направляющими для них (использование рудничных конвейеров как таковые в забое E21F 13/08)

Владельцы патента RU 2543245:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт угля" Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к секции горной крепи, предназначенной для механизации очистных работ при разработке пластов угля, калийной соли и рудных залежей. Техническим результатом является трансформация энергии обрушающихся пород в электроэнергию, что позволяет уменьшить потребность очистного забоя в доставляемой с поверхности электрической энергии, повысить уровень комплексного извлечения энергоресурсов массива полезного ископаемого. Секция механизированной крепи содержит основание, ограждающий элемент, соединенный с основанием посредством четырехзвенника, поддерживающим элементом шарнирно соединенный с ограждающим элементом, гидростойки и гидродомкрат передвижки. При этом к верхней части ограждающего элемента секции шарнирно прикреплена подпружиненная панель, к противоположному концу которой шарнирно присоединена зубчатая рейка, другим концом контактирующая с шестерней электрогенератора, закрепленного на внутренней стороне ограждающего элемента и соединенного проводом с аккумулятором, размещенным на нижней поверхности поддерживающего элемента. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и касается секций горной крепи, предназначенных для механизации очистных работ при разработке пластов угля, калийной соли и рудных залежей.

Известно устройство «Секция крепи» (Патент 2066768, МКП⁷E21D 23/04), которое содержит перекрытие, основание и гидростойки с предохранительно-аварийными клапанами, а также одну или несколько стоек, "жестких" по рабочей характеристике, которые закреплены на горизонтально установленном под перекрытием с завальной стороны анкере с возможностью поворота относительно анкера.

Недостатком известного устройства является потребление большого количества электроэнергии для передвижки секции вслед за очистным комбайном. При этом энергия обрушающихся пород не используется.

Известна также секция механизированной крепи (Патент на полезную модель 14968; МПК ⁷ E21D 23/04), которая включает основание, выполненное из двух балок, шарнирно связанных между собой в передней части основания, с которым шарнирно связан гидродомкрат передвижения, другой конец гидродомкрата передвижения связан с направляющей лыжей, расположенной между балками основания, гидростойки, шарнирно установленные на каждой балке, ограждение, связанное с основанием с помощью передних и задних рычагов, верхняк, шарнирно установленный на гидростойках и шарнирно связанный с ограждением, защитный щиток, предохраняющий от заштыбовки и деформации элементов крепи обрушенными породами.

Недостатком этого устройства также является высокая энергоемкость процесса перемещения вслед за забоем, обусловленная работой маслостанции для привода гидродомкрата и гидростойки. Гравитационная энергия обрушения породных масс опять же никак не используется. Прикрепленный к ограждению щиток выполняет лишь защитную функцию и перепускает обрушающуюся породу кровли на почву в безопасной зоне.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому устройству по совокупности признаков - прототипом - является секция механизированной крепи (Буялич, Г.Д. Инновационный подход к вопросам монтажа и эксплуатации секции механизированной крепи / Г.Д. Буялич, В.М. Тарасов, Н.И. Тарасова // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2013. - №1.1. - С.115-126.).

Секция включает горизонтальное основание, к которому посредством четырехзвенника присоединен подвижный ограждающий элемент крепи, шарнирно соединенный в верхней части с поддерживающим элементом, подкрепленным гидростойкой, шарнирно прикрепленной к поддерживающему элементу и основанию, и расположенный в пазу основания гидродомкрат его передвижки.

К недостаткам известного технического решения, принятого за прототип, можно отнести следующее:

- отсутствует возможность использования энергии обрушающихся на секцию и за секцией пород для привода механизмов секции;

- низкая эффективность извлечения энергоресурсов массива полезного ископаемого;

- высокое потребление секцией электрической энергии для передвижки. Кроме того электроэнергия в лаве необходима для работы очистного комбайна, конвейера, освещения и т.д. Ее поступление в лаву осуществляется по высоковольтным кабелям с поверхности.

Задача предлагаемого изобретения - повышение уровня комплексного извлечения энергоресурсов массива полезного ископаемого за счет трансформации энергии обрушающихся на секцию и за ней пород в электроэнергию.

Секция механизированной крепи содержит горизонтальное основание, к которому посредством четырехзвенника присоединен подвижный ограждающий элемент крепи, шарнирно соединенный в верхней части с поддерживающим элементом, подкрепленным гидростойкой, шарнирно прикрепленной к поддерживающему элементу и основанию, и расположенный в пазу основания гидродомкрат его передвижки. К верхней части ограждающего элемента шарнирно закреплена подпружиненная панель, к противоположному концу которой шарнирно присоединена зубчатая рейка, другой конец которой контактирует с шестерней электрогенератора. Электрогенератор закреплен на внутренней стороне ограждающего элемента и соединен проводом с аккумулятором, размещенным на нижней поверхности поддерживающего элемента.

На фиг.1 изображен вид сбоку на секцию крепи до обрушения пород кровли.

На фиг.2 изображен вид сбоку на секцию крепи после обрушения породы.

На фиг.1 и фиг.2 показано горизонтальное основание 1 секции крепи, к которому посредством четырехзвенника 2 присоединен подвижный ограждающий элемент 3, шарнирно соединенный в верхней части с поддерживающим элементом 4, подкрепленным гидростойкой 5, шарнирно прикрепленной к поддерживающему элементу 4 и основанию 1, и расположенный в пазу основания 1 гидродомкрат 6, соединенный со скребковым конвейером 7. К верхней части ограждающего элемента 3 при помощи шарнира 8 и пружины 9 закреплена подвижная панель 10, к противоположному концу которой шарнирно присоединена зубчатая рейка 11, другой конец которой контактирует с шестерней электрогенератора 12. Электрогенератор 12 закреплен на внутренней стороне ограждающего элемента 3 и соединен проводом с аккумулятором 13, размещенным на нижней поверхности поддерживающего элемента 4. Секция крепи размещается на почве 14 пласта 15 и поддерживает его кровлю 16.

Секция крепи работает следующим образом.

После снятия очистным комбайном стружки с угольного пласта 15 производят опускание гидростойки 5 и поддерживающего элемента 4, выдвигают гидродомкрат 6 и перемещают секцию к пласту 15. Далее распирают гидростойку 5 и, подняв поддерживающий элемент 4, удерживают кровлю 16 над призабойным пространством. Передвижка крепи вслед за прошедшим очистным комбайном (не показан) сопровождается зависанием пород кровли 16 за секцией на некоторое время на шаг обрушения L. В это время благодаря пружинному элементу 9 подвижная панель 10 отклоняется от ограждающего элемента 3 и принимает наклонное положение (в идеале - горизонтальное). Далее, потеряв со временем устойчивость породы кровли 16 обрушаются. Куски породы давят на подвижную панель 10, которая, поворачиваясь вокруг шарнира 8, опускается. Соединенная с подвижной панелью 10 зубчатая рейка 11 через проем (не показан) в ограждающем элементе 3, передвигаясь по шестерне электрогенератора 12, вращает его вал, в результате чего вырабатывается электричество. Электричество по проводам поступает в аккумулятор 13, где оно накапливается для дальнейшего использования (для привода секции, освещения забоя, передвижения комбайна и т.д.). Обрушенные породы кровли размещаются на почве 14 пласта 15.

После следующего прохода очистного комбайна и отбойки очередной стружки угля от пласта 15 осуществляют очередную передвижку секции, порода кровли 16 за которой зависает и подвижная панель 10 благодаря пружине 9 возвращается на время в отклоненное положение. Далее циклы работы секции и выработки электричества повторяются до полной отработки выемочного столба и завершения обрушения пород в нем. Демонтаж секций и перенос их в следующий выемочный столб позволяет продолжить выработку электроэнергии под землей обрушением других пород кровли.

Цикличность процесса обрушения пород кровли вслед за перемещением секции обеспечивает повторяемость выработки электричества секцией. Очередность обрушения пород кровли по длине лавы вслед за движением очистного комбайна и перемещением секций обеспечивает поочередное опускание панелей на секциях, последовательность и непрерывность процесса энергопроизводства на нужды очистного комплекса.

Так влияют признаки формулы изобретения на достижение поставленного технического результата.

В связи с тем, что в современном очистном комплексе количество секций механизированной крепи составляет 150-250 штук, то их поочередное передвижение вслед за комбайном приводит к поочередному опусканию и подъему подвижных панелей на секциях, чем обеспечивается непрерывность выработки электричества на электрогенераторах вдоль очистного забоя. Обрушение породы сразу на несколько секций будет сопровождаться одновременной выработкой электричества несколькими электрогенераторами.

Во избежание фрикционного искрения подвижная панель 10 и зубчатая рейка 11 выполняются не из металла, а из углепластика или аналогичного материала, а электрогенераторы 12 поставляются во взрывозащищенном исполнении.

Подключение электрогенераторов секций к единому аккумулятору позволяет повысить его емкость, накапливать большее количество электричества и вынести его в безопасное место в подготовительную выработку на энергопоезд.

Таким образом, предлагаемая секция механизированной крепи позволяет трансформировать энергию обрушающихся пород в электроэнергию, используемую для передвижки секции, освещения очистного забоя, привода других механизмов в лаве. В результате потребность очистного забоя в электрической энергии, доставляемой по кабелям с земной поверхности, уменьшается. Дополнительный альтернативный источник электроснабжения снижает зависимость шахты от питающей ее энергосистемы и повышает уровень комплексного извлечения энергоресурсов массива полезного ископаемого.

Работоспособность предлагаемой секции механизированной крепи подтверждается практикой применения аналогичного устройства - ручного фонарика типа «жучок». Его электрогенератор приводится в действие приложением силы руки человека на подвижную планку, которая зубчатой тягой соединяется с шестерней генератора и вращает ее. Возврат пластины в исходное положение после нажатия производится пружиной. Устройство позволяет трансформировать мускульную энергию в электрическую циклами «надавил-отпустил».

Такую же циклическую выработку электричества обеспечивает и нажатие кусков породы обрушающейся кровли на подвижную панель секции крепи, а возвращение панели в исходное положение после отхода секции от обрушенного массива осуществляется пружинным элементом.

Секция механизированной крепи, включающая горизонтальное основание, к которому посредством четырехзвенника присоединен подвижный ограждающий элемент крепи, шарнирно соединенный в верхней части с поддерживающим элементом, подкрепленным гидростойкой, шарнирно прикрепленной к поддерживающему элементу и основанию, и расположенный в пазу основания гидродомкрат его передвижки, отличающаяся тем, что к верхней части ограждающего элемента шарнирно прикреплена подпружиненная панель, к противоположному концу которой шарнирно присоединена зубчатая рейка, другим концом контактирующая с шестерней электрогенератора, закрепленного на внутренней стороне ограждающего элемента и соединенного проводом с аккумулятором, размещенным на нижней поверхности поддерживающего элемента.

Изобретение относится к угольной промышленности, в частности к области механизированного крепления очистных выработок при выемке угля из мощных наклонных пластов.

Механизированная крепь для наклонных пластов // 2535579

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к области механизированного крепления очистных выработок при выемке угля из средней мощности наклонных пластов.

Механизированная крепь для крутых пластов // 2526966

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к области механизированного крепления очистных выработок при выемке угля из мощных и средней мощности крутых пластов с блочным динамичным проявлением горного давления.

Секция крепи очистного забоя монтажного слоя // 2522325

Изобретение относится к горному делу, в частности к агрегатированным крепям для поддержания очистного забоя наклонного слоя средней мощности. Техническим результатом является повышение безопасности ведения работ по сооружению гибкого перекрытия, эффективности поддержания рабочего пространства при разработке наклонных и крутонаклонных угольных пластов и расширение области применения.

Секция крепи очистного забоя крутонаклонного пласта с устройством выпуска угля межслоевой пачки // 2519096

Изобретение относится к горному делу, в частности к механизированным крепям для поддержания очистных забоев наклонных и крутонаклонных пластов. Техническим результатом является повышение эффективности поддержания рабочего пространства очистного забоя и расширение области применения.

Пневмобаллонная крепь // 2515934

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для поддержания кровли в экстремальных условиях вечной мерзлоты. Техническим результатом является упрощение конструкции, снижение трудоемкости установки и повышение эффективности закрепления выработанного пространства за счет повышения устойчивости крепи.

Способ разработки наклонного угольного пласта // 2515791

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке наклонных угольных пластов. Способ включает подготовку шахтного поля столбами по системе разработки «Длинные столбы по простиранию» с применением очистных механизированных комплексов - ОМК, диагональное проведение вскрывающих горных выработок с углом наклона в пределах техусловий транспортных средств по выдаче полезных ископаемых, выемку угля в длинном очистном забое обратным ходом с проведением монтажной камеры, демонтажной камеры, комплексом и техосмотром при перемонтаже на промплощадке, управление горным давлением обрушением пород кровли в выработанном пространстве, сбор шахтных вод в нижних точках шахты и подачу водного раствора антипирогена в выработанное пространство.

Способ слоевой разработки мощного крутонаклонного угольного пласта с выпуском угля межслоевой пачки // 2514933

Изобретение относится к горному делу, в частности к механизированной разработке мощных крутонаклонных угольных пластов в наклонных слоях по щитовой системе разработки с выпуском угля межслоевой пачки.

Механизированная крепь для крутых пластов // 2514059

Секция механизированной крепи очистного забоя мощного пласта с принудительным выпуском угля // 2513952

Изобретение относится к горному делу, в частности, к креплению очистного забоя и касается конструкции механизированных крепей, предназначенных для поддержания рабочего пространства в очистных забоях при разработке мощных пластов с принудительным выпуском угля из подкровельной (межслоевой) толщи.

Забойное оборудование с проложенным на нём шланговым нивелиром для определения высотной отметки отдельных элементов забойного оборудования // 2544939

Изобретение относится к горному делу, в частности к средствам для добычи полезных ископаемых. Предложено забойное оборудование для машинной добычи в сплошной системе разработки, прежде всего при подземной разработке месторождений каменного угля, с расположенным вдоль фронта очистных работ забойным конвейером, выполненным с возможностью перемещения вдоль забойного конвейера очистным средством и закрепленными на нем под углом к забойному конвейеру узлами щитовой крепи. При этом для определения абсолютной высотной отметки заданных элементов забойного оборудования вдоль фронта (10) очистных работ на избранных элементах (12, 15, 31) забойного оборудования проложен наполненный жидкостью шланговый нивелир (17). Указанный шланговый нивелир подсоединен к точно определенной по своей высоте в качестве точки отсчета, расположенной в одном из параллельных выемочных штреков (13, 14) базисной станции (19). Причем с распределением по протяженности забойного оборудования на отдельных элементах (12, 15, 31) забойного оборудования в шлангопровод (18, 23, 24) шлангового нивелира (17) включены и соединены с центральным блоком обработки результатов и управления датчики (22) давления. Предложенное изобретение обеспечивает точное определение высотной отметки расположения элементов забойного оборудования за счет снижения влияния динамических факторов таких, как механических вибраций. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Механизированная крепь для крутых и наклонных пластов // 2548258

Изобретение относится к угольной промышленности, в частности к области механизированного крепления очистных выработок при выемке угля из наклонных и крутых пластов средней мощности. Предложена 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. Кроме того, секция крепи выполнена с возможностью регулируемого распора и импульсивной подачи воздуха в пневмоподушки распорных элементов и содержит ультразвуковой генератор с волноводом, передающим ультразвук на башмак, возбуждая в нем колебания, способствующие улучшению скольжения секции крепи. При этом завальное ограждение состоит из шарнирно соединенных секторов, мягко опирающихся на башмак через пневматические амортизаторы. Механизм передвижки содержит две распорные штанги с выдвижными штырями, закрепленными на каретке, с возможностью перемещения их по направляющим, расположенным на боковых поверхностях капсулы аппаратного отсека с помощью пневмодомкрата двойного действия. Предложенная крепь обеспечивает повышение приспособляемости крепи к изменениям гипсометрии пласта, стабилизацию секции крепи и выживание ее в аварийных ситуациях, связанных с обрушением пород. 2 ил.

Способ и устройство для определения положения // 2551557

Группа изобретений относится к горному делу и может быть использована для определения и контроля местоположения элементов конструкции выемочного комплекса в очистном забое. Техническим результатом является обеспечение возможности одновременно отслеживать прямолинейность очистного забоя, регистрировать вертикальное и горизонтальное отклонение секций крепи и конвейера, автоматически контролировать ход секций крепи и/или следить за добычной машиной. Предложен способ определения положения механизмов в очистном забое при подземной разработке, включающий следующие этапы: устанавливают видеокамеру в области верхняка секции крепи с направлением взгляда в основном в направлении вентиляционной струи или против нее, ориентируют видеокамеру таким образом, чтобы точка схода изображения с камеры находилась в области правого или левого верхнего угла изображения с камеры, предусматривают освещенные маркировки на механизмах вдоль очистного забоя в области изображения с камеры и управляют ими, а также определяют положения механизмов с помощью электронной обработки маркировок, находящихся на изображении с камеры. Предложены также система и видеокамера для осуществления указанного способа. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ сооружения вертикальных цилиндрических колодцев и выемочный комбайн для реализации способа // 2561124

Изобретение относится к горной технике, в частности к выемочным комбайнам. Выемочный комбайн содержит треугольную платформу, снабженную тремя сдвоенными гусеничными ходами с индивидуальными электроприводами, способную перемещаться вокруг вертикальной оси и в заданном направлении; стартовую раму, к которой крепятся направляющие для перемещения по ним опорных рам; несущую траверсу треугольной платформы с перемещающимися по ней либо одной, либо двумя бурильными головками, соединенными с совками и закрепленными на них звездочками-метателями; приемную воронку для сбора и перегрузки дресвы в норию, наращиваемую модульными секциями по мере углубления в грунт; транспортер с регулируемым наклоном, передающий поднятую норией дресву на разгрузку, инжекторные блоки для закачки бентонита в водонасыщенный грунт для его закрепления. Технический результат - улучшение технологичности сооружения вертикальных цилиндрических колодцев. 3 ил.

Способ раздельной разработки и транспортировки мощных угольных пластов с пустой породой и закладки выработанного пространства пустой породой // 2645694

Изобретение относится к области горного дела. Способ раздельной разработки и транспортировки мощных угольных пластов с пустой породой и засыпки выработанного пространства пустой породой включает прокладку транспортного штрека (1) и дорожного полотна (2), расположенных параллельно в шахте. Соединение транспортного штрека и дорожного полотна с образованием открытого забоя. Использование полностью механизированной технологии угледобычи с твердой закладкой для добычи угля и засыпки выработанного пространства в ходе угледобычи. Последовательную разработку угольного пласта и пустой породы слоями в направлении сверху вниз. Транспортировку угля вниз к транспортному штреку через передний скребковый конвейер (10) и транспортировку угля из очистного забоя с помощью ленточного конвейера (5) в транспортный штрек. Во время добычи пустой породы использование обратного хода переднего скребкового конвейера для транспортировки пустой породы к дорожному полотну, транспортировки пустой породы к выработанному пространству (14) с помощью обратного хода погрузчика пустой породы (6) и подающего скребка (7) на дорожном полотне и засыпку пустой породы в выработанное пространство (14) с помощью скребкового конвейера (12). Способ улучшает качество и степень извлечения угля. 7 ил.