Секция механизированной крепи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 3/04 4 Е 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАН ОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТ КРЕПИ 2137801933/22-03(57) Изобрете полезных иско дежность в ра управлении го ях труднообру снижения дина всему контуру .щающими пород гидростойка с полый шток 11 фер в виде до следний уплот ии инстиМ,Степанов, В,С,Косырихин,шкин, В.И.Никонов и С.И,Со 2.284(0 торское 4, кл. рское с 78, кл. во СССР 1980. СССР 4,03,07.8(56) .АвВ 9000АвтУ 1221 ие относится к добыче аемых и повышает наоте секции при активном ным давлением в условишиваемых кровель за счет мических нагрузок по взаимодействия с вмеми. Для этого каждая держит цилиндр 10,поршень (П) 13 и демполнительного П 12. Поен манжетами 14 и пере1335708мещается но П 13, выполненному в ви- рационального соотношения эФфективде утолщения штока 11.Газовый аморти- ных площадей демпАера в виде двойнозатор 24, в цилиндре которого раз- го поршня, газового амортизатора, 24 мещен П 25, жестко соединен со што- устанавливается требуемое быстродейкбм 11 гидростойки, Поршневая по- ствие замкнутой гидромеханической лость газового амортизатора 24 отвер- системы и достигается требуемый застием 28 соединена с внутренней по- кон активного управления горным давлостью 29 штока 11. За счет выбора. лением, 2 ил.Изобретение относится к добычеполезных ископаемых подземным спосо.бом, в частности к креплению очистных забоев угольных шахт механизи 5рованными крепями поддерживающего иоградительно-поддерживающего типа,иявляется усовершенствованием устройства по авт.св, Р 1221378.Целью изобретения является повышение надежности работы секции приактивном управлении горным давлением в условиях труднообрушаемых кровель за счет снижения динамическихнагрузок по всему контуру взаимодействия крепи с вмещающими породами.На фиг.1 изображена секция механизированной крепи, вид сбоку; на фиг.2 конструктивная схема гидростойки,Секция состоит из козырька 1, перекрытия 2, соединенного с ограждением 3, которое в свою очередь шарнирно закреплено на основании 4. Перекрытие 2 поддерживается гидравлическими стойками 5, Рессорные пластины 6 соединены с козырьком 1, перекрытием 2, ограждением 3, тягами 7шарнирно через проушины с пазом, Штоки, гидропатронов 8 связаны шарнирнос рессорными пластинами 6, а гидро- з 0цилиндры гидропатронов 8 закрепленыжестко с оградительно-поддерживающими элементами 1-3. Гидропатроны 8 игидростойки 5 соединены гидромагистралью 9, образуя с упругими рессорными пластинами 6 замкнутую гидромеханическую систему активного управления горным давлением.Гидропатроны 8 расположены в активных зонах действия ударной нагруз Оки. Количество гидропатронов выбирают из условия перекрытия их зондействия,Гидравлическая стойка 5 секции содержит цилиндр 10 с внутренним диаметром Й полый шток 11 диаметром Й и диаметром расточки Й, демпАер в виде дополнительного поршня 12и поршень 13.Дополнительный поршень 12 уплотнен манжетами 14 и может в пределах высоты Ь внутренней полостиперемещаться по поршню 13, выполненному в виде утолщения штока 11, уплотненному кольцом 15.Штоковая полость гидростойки сообщена с гидроблоком 16 каналом 17,а поршневая - каналом 18 с предохранительным клапаном 19, настроеннымна несущую способность гидростойки,и гидрозамком 20К гидроблоку 16 присоединены подводы 21 и 22.Рабочая жидкость нагнетается вполость штока 11 через канал 23. Канал 23 соединяет внутреннюю полость29 штока 11 с напорной магистралью 21,гидросистемы через распределительгидроблока 16 управления,Газовый амортизатор 24, в цилиндре которого размещен поршень 25 уплотненный манжетами 26, жестко соединен с штоком 11 гидростойки 5, Сжатыйгаз нагнетается в цилиндр амортизатора 24 через канал 27, нормальнозакрытый, Поршневая полость газовогоамортизатора 24 отверстием 28 соединена с внутренней полостью 29 штока 11.Секция механизированной крепи работает следующим образом.При соединении напорной магистрали 21 через гидрозамок 20 с каналом 18 рабочая жидкость попадает впоршневую полость и раздвигает20 40 313357 гидростойку, После создания в поршневой полости рабочего давления при просадке стойки слив избыточной жидкости осуществляется через канал 185 и предохранительный клапан 19.В нижнем положении поршень 13 относительно поршня 12 удерживается давлением рабочей жидкости, нагнетаемой в полость полого штока 11 через канал 23. Такое положение поршня обеспечивается при условии где Р - рабочее давление в поршневой полости стойки,Р - давление жидкостей в полости штока,Й, - внутренний диаметр цилиндра стойки;й - наружный диаметр штока,с 1 - диаметр расточки штока;Й - внутренний диаметр внешнеФго поршня.В момент проявления динамическихнагрузок при внезапном обрушениинепосредственной кровли в любом месте секции крепи блоки породы ударяют по упругим рессорным пластинам 6,Они перемещаются вниз вместе с тягами 7 и со штоками гидропатронов 8которые за счет деформации упругихэлементов становятся упругими опорами, При этом упругие рессорныепластины и гидропатроны гасят энергию ударной нагрузки на контакте взаимодействия крепи с боковыми породами и передают на ограждение, козырек,перекрытие и на все другие элементы 45секции крепи нарастающую динамическую нагрузку.При отрыве горных пород в массивеи динамических явлениях в кровлепервыми срабатывают упругие рессорные пластины с гидропатронами, таккак нагрузка вначале возрастает наконтакте крепи с кровлей, а затемпередается на гидростойку и на газо"вый амортизатор,55Если Р - динамическая нагрузка,действующая на козырек, перекрытиеи ограждение, Р - величина начального распора гидростоек, то при 08Дусловии Р ) Р происходит мгновенноеперемещение штока гидропатрона ижидкость из гидроцилиндра гидропатро"на выдавливается в гидростойки, чтоприводит к мгновенному их распору,При перемещении штоков гидропатро"нов вниз поршни выдавливают частьрабочей жидкости из гидроцилиндров,которая поступает в гидростойки 5,так как гидросистема является замкнутой. Вследствие этого штоки гидростоек 5 выдвигаются и секция крепиработает в режиме предохранительнойподатливости. Ход штока гидростойкипод действием вытесненной из гидростойки рабочей жидкости равняетсявеличине хода штока гидронатрона.Благодаря этой податливости креписнижаются динамические нагрузки.При срабатывании гидропатронов ивытеснении жидкости из их поршневыхполостей в поршневую полость гидростойки, происходит ее раздвижка засчет дополнительной податливости рессорных пластин и деформации горныхпород, но не на всю величину опускания горных пород, а на величину 2030 мм, обеспечивающую допустимоесмещение пород кровли. При срабатыва"нии гидропатронов давление жидкостив поршневой полости гидростойкиувеличивается. Однако срабатызаниепредохранительного клапана присходитпри условии на штоке, превышающем несущую способность гидростойки.При динамических нагрузках давле"ние в поршневой полости гидростойкиувеличивается на величину ЬР икогда(Р+ Р,)(й, - й)дРпроисходит смещение поршня вниз.При этом жидкость в штоковой полости дополнительно сжимается, воздействуя на поршень амортизатора 24 исжимая газ в его поршневой полости.,а просадка штока обеспечивается засчет этого при постоянном объемежидкости в поршневой полости стойки, После срабатывания предохранительного клапана 19 давления впоршневой полости гидростойки снижается до Р 1, и поршень возвращается вверхнее положение,Газовый амортизатор дополнительно обеспечивает снижение динамических нагрузок на гидростойку, что повышает ее надежность. Гидравлическаясвязь газового амортизатора с по513357лостью штока позволяет повысить быст"родействие гидростойки за счет безынерционности газа, закаченного вамортизатор Р Влагодаря газовому аморФ5тизатору и жидкости под давлениемв штоковой полости в демпфере ймеется пространство для хода поршня.Причем давление в камере газовогоамортизатора создается таким, чтобы 1 Ообеспечить перемещение поршня 12 относительно поршня 13 на величинуь Ь20 в . 30 мм, т.е. допустимогосмещения горных пород при динамических процессах в кровле, чем достигается повышение эффективности активного управления горным давлением ирегулирования смещения горных породкровли при .динамическом режиме в системе крепь - вмещающие породы. 20Предохранительный клапан 19 настраивается на рабочее давление,соответствующее несущей способностигидростойки,При увеличении давления горных 25пород на гидростойку поршень 12 просаживается со сливом жидкости черезпредохранительный клапан.При динамических нагрузках поршень 13 со штоком 11 просаживается ЗОпо поршню 12, При этом избыток жид-,кости сжимает поршнем 25 газ в газовом амортизаторе 24 и дополнительный поршень несколько перемещаетсявниз, В этом случае давление газаувеличивается на ЬР и нескольковозрастает давление жидкости во внутренней полости 29 штока 11 и в поршневой полости. После срабатыванияпредохранительного клапана 19, давление в поршневой полости опускаетсядо рабочего, и поршень 12 возвращается в верхнее положение.При проявлении большого горногодавления в условиях труднообрушаемых кровель и ударных динамическихнагрузок, превышающих несущую способность гидростойки 5, срабатывает предохранительный клапан 19,дополнительный поршень 12 со штоком 11 перемещаются вверх до упора цилиндра и заходит посадка стойки ннежесткоПри просадке гидростойки "нежестко" поршень 12 перекрывает предохранительный клапан 19. При этом раздутия цилиндра и разрушения гидростоики не происходит, так как просадка штока гидростойки оказывается 08 6возможной при срабатывании этого жеклапана от давления жидкости во внутренней полости 29 штока 11, котораясоединена с ним каналом 23. Секциякрепи не заклинивается,так как засчет демпфера жидкости, закаченнойпод воздействием в полость штока 11,газового амортизатора 24 еще имеется дополнительное пространство дляхода Ь поршня 13 со штоком 11,При посадке дополнительного поршня гидростойки "нажесткоканал 18 имперекрывается. При возрастании горного давления поршень 13 со штоком 11преодолевая сопротивление жидкости вполости штока и газа в газовом амортизаторе, перемещается внутри поршня 12. Однако просадка стойки уменьшается только на 20-30 мм и останется дополнительное пространство для хода штока на величину Ь-(20-30)1 мм.При этом раздутие и поломка штока в гидростойке исключается, таккак внутренняя полость 29 штока соединена с предохранительным клапаном19 и его срабатывание предотвращаетразрушение конструкции. Кроме того,перемещается поршень газового амортизатора, обеспечивающий уменьшениединамических нагрузок.Давление рабочей жидкости в поршневой полости и внутренней полостиштока одинаковое, так как они соединены между собой, и в случае отсутствия посадки гидростойки "насухопредохранительный клапан 19 одновре-менйо предотвращает раздутие цилиндра гидростойки и штока. Такое соединение клапана с поршневой полостьюи внутренней полостью штока на работоспособность гидростойки отрицательного влияния не оказываетЕсли при этом при перемещении поршня со штоком по дополнительному поршню зажатие секции не устраняется, то для дополнительной осадки стойки, посаженной "нажестко", распределитель гидроблока 16 управления переключается на соединение внутренней штоковой полости через канал 17 с напором. В результате этого пор" шень 13 со штоком 11, перемещаясь по полому поршню 12, может быть опуь щен на дополнительную высоту Ь - (20-30)1 и секция крепи выво" дится из реклама заклинивания, что обеспечивает нормальное условие пе 7 133 редвижки секция крепи. Это происходит при соблюдении неравенстваР(й - д )д Ргде Р - давление маслостанции гидро 3системы управления механизированной крепыш,После высвобождения секции крепиот заклинивания и обеспечения еенормального передвижения канал 17 соединяется со сливом и каналы 18 и23 в , с напором, и стойка раздвигаетсяПри этом давлением жидкости вполости штока поршень 12 возвращается в нижнее положение, и междупоршнями демпфера снова образуется камера для обеспечения аварийного хода Ь штока при зажатии секции,что позволяет значительно повыситьнесущую способность гидростойки иустранить зажатие секции крепи.При нормальной работе секции крепи смещение поршня 12 в гидростойкене происходит, а при настройке предохранительного клапана 19 на несущую способность гидростойки поршень13 со штоком 11 имеет дополнительныйзапас хода при посадке стойки "нежестко", и секция крепи предохраняется от заклинивания,За счет выбора рационального соотношения эффективных площадей гидропатронов, демпфера в виде двойногопоршня: внешнего и внутреннего,газового амортизатора устанавливается требуемое быстродействие замкнутой гидромеханической системы идостигается требуемый закон активного управления горным давлением,Таким образом, оснащение секциикрепи гидростойками с двойным демпфером и газовым поршневым амортиза 5708 8тором позволяет повысить эксплуатационную надежность работы секцииза счет устранения зажатия крепей иобеспечения их нормального функционированияТак как зоны действия гидропатро"нов перекрываются, то ограничениеударных нагрузок при проявлении 10 горного давления активно происходитпо всему контуру взаимодействия крепи с вмещающими породами, осуществляется активное управление горным давлением и улучшается взаимодействие 15 секции крепи с кровлей.формула изобретенияСекция механизированной крепи2 О по авт.св. Ф 1221378, о т л и ч а ющ а я с я темчто, с целью повышения надежности работы секции.приактивном управлении горным давлением в условиях труднообрушаемых кро"25 вель за счет снижения динамичесхихнагрузок по всему контуру взаимодей"ствия крепи с вмещающими породами,каждая гидростойка снабжена демпфе"ром в виде дополнительного поршня,ЗО выполненного с внутренней полостью,и газового поршневого амортизатора,гидроблоком управления, выполнен"ным с обратным клапаном и гидрозамком, при этом дополнительный поршеньрасположен с возможностью перемешенияв цилиндре гидростойки, а амортнзатор закреплен на штоке, выполненномс полостью, сообщенной с полостьюамортизатора и с полостью дополни 4 О тельного поршня, в которой размещенс возможностью перемещения поршеньгидростойки, соединенной полостямивместе с полостью штока с гидроблоком управления,1335708 Составитель А.СкалуновТехред Л,Сердюкова Редактор Г.Гербе ктор А,Тяско каз 4029 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул,Проектная, 4 ВНИИПИпо дел11303 Тираж 454Государственногом изобретений и оМосква, Ж, Ра Подписноеомитета СССРкрытийушская наб., д, 4/5