Секция механизированной крепи для очистных забоев

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 716 А 1 5 Е 21 023/1 ЕНИ ТЕЛЬС ВТОРСКОМУ С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗО(56) Авторское свидетельство СССР М 844776, кл, Е 21 О 23/04, 1979.Авторское свидетельство СССР М 826012, кл. Е 21 О 23/00, 1974.(54) СЕКЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ ДЛЯ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ(57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в качестве крепи очистных забоев. Цель - повышение надежности подхвата кровли за счет повышения боковой устойчивости секции. Секция механизированной крепи для очиетных забоев включает основание 1, переднюю и заднюю гидравлические стойки (ГС), перекрытие и механизм передвижения 5. Опоры 6 ГС смещены в поперечном направлении в противоположные стороны относительно проекций их верхних опор 7 на основании 1 на величину е, ограниченную соотношениемеймин (О 2-0,3), где р - зазордамежду перекрытиями секций;. а - расстояние между ГС секции; 1-длина перекрытия;ймин - высота секции; 0,2-0,3 - значения коэффициента трения. Выполнение нижних опор ГС смещенными обеспечивает при выдвижении ГС и восприятии ими нагрузки от кровли расклинку одной из них между перекрытием и основанием, что приводит.к само затачиванию и повышению устойчивости секций крепи, 8 ил,СИзобретение относится к горной промышленности; а именно:к креплению очистных забоев угольных шахт,Известна секция механизированной крепи, включающая основание, перекрытие, две одинаковые гидравлические стойки, гидродомкрат передвижения, ограждение и гидрооборудование,Недостатком такой секции является ненадежное подхватывание кровли, так как у секции малая боковая устойчивость. Гидро- стойки распираются в нормальном относительно основания и перекрытия положении, однако они плохо сопротивляются нагрузкам, направленным под углом к йерекрытию.Известны различные схемы стабилизации боковой устойчивости секций крепи. В большинстве из этих схем требуется усложнение конструкции крепей за счет введения дополнительных гидравлических систем. Кроме того, в этих схемах стабилизация осуществляется только в.разгруженном состоянии секций, но не предотвращается наклон гидравлических стоек под нагрузкой.Известно также техническое решение по повышению устойчивости четырехстоечной секции, заключающееся в том, что забойные и завальные стойки наклонены в противоположные стороны, причем их про-, екции на основание совпадают с продолжением диагоналей четырехугольника, образованного линиями, соединяющими точки крепления гидростоек с основанием.Данное решение обеспечивает поперечную устойчивость четырехстоечной секции, однако оно не может быть реализовано в двухстоечной секции, поскольку передние и задние стойки одного ряда предлагается наклонять в поперечном направлении в одну сторону.В предлагаемой секции механизированной крепи, включающей основание и перекрытие, связанные между собой посредством шарнирно закрепленных на них гидравлических стоек, нижние опоры которых смещены в поперечном направлении в противоположные стороны относительно проекций их верхних опор на основание, связанное с механизмом передвижения, повышение надежности подхвата кровли и боковой устойчивости обеспечивается за счет того, что величина смещения нижних опор гидростоек ограничена следующим соотношениемеЬмин (0,2 - 0,3), где о - зазор между перекрытиями соседних секций; а - расстояние между стойками в секции;К- длина перекрытия (без призабойнойконсоли);5 е - смещение нижних опор в поперечном направлении относительно проекций верхних опор стоек на основание;Ьмин - минимальная высота секции;0,2 - 0,3 - значения коэффициента тре ния ю перекрытия по породам.Предлагаемая секция механизированной крепи отличается от известной тем, что величина смещения нижних опор гидравлических стоек относительно проекций их вер хних опор на основание ограничена вышеприведенным соотношением.Смещение нижних опор гидравлических стоек относительно проекций их верхних опор на основание позволяет придавать 20 гидростойкам наклонное друг против другав поперечном направлении положение, при котором в случае нагрузки, направленной под углом к перекрытию, одна из стоек будет расклиниваться между перекрытием и 25 основанием секции и с большим сопротивлением противодействовать наклону, т.е.будет работать в режиме самозатяжки, а секция приобретет устойчивость.Однако указанные преимущества пред лагаемой секции могут быть реализованылишь в том случаЕ, если смещения нижних опор гидростоек относительно проекций их верхних опор на основание будут ограничены как в большую, так и в меньшую сто рону.В противном случае, например, привесьма малом смещении опор гидростоек, т.е. меньшем, чем оно ограничено предлагаемым соотношением, гидростойки могут 40 вследствие разворота секции принять нормальное положение по отношению к перекрытию и основанию, и секция станет неустойчивой противбоковых нагрузок. С другой стороны при весьма большом смеще нии опор гидростоек, т,е. большем чем оноограничено предлагаемым соотношением, гидростойки приобретут сильныйнаклон и сопротивление секции нормальным нагрузкам существенно снизится.На фиг.1 показана секция, вид со сторо ны забоя; на фиг.2 - разрез А - А на фиг,1; нафиг,3 - расчетные схемы, обьясняющие боковую устойчивость секции, и меньший параметр смещения опор гидростоек; на фиг.5 - 8 - схем ы для обоснован ия огра ни чений величин смещения нижних опоргидростоек в поперечном направлении относительно проекций их верхних опор на основание.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Предлагаемая секция механизированной крепи состоит из основания 1, передней 2 и задней 3 гидростоек, перекрытия 4 и механизм 5 передвижения. Опоры 6 гидро- стоек смещены в поперечном направлении в противоположные стороны относительно проекций их верхних опор 7 на основании на величину е, Между соседними секциями показана направляющая балка 8.При нагрузке Р 1, совпадающей с вертикальной осью системы, (см. фиг,3.1) усилия в правом Еп и левом Ел стержнях (сопротивления передней и задней гидростоек) одинаковы, их геометрическая сумма уравновешивает нагрузку Р 1,При нагрузке Р 1, направленной, под углом к вертикальной оси системы (см. фиг,3.2), резко возрастает усилие Ел в левом стержне (в задней гидростойке), а в правом стержне (в передней гидростойке) появляется растягивающее усилие Еп. Горизонтальные составляющие этих усилий Йл и Йл будут противодействовать наклону секции и опрокидыванию системы. При малых углах наклона стоек горизонтальные составляющие небольшие, Так при угле наклона 1 и рабочем сопротивлении гидростойки 780 кН горизонтальная составляющая равна всего 13,6 кН, Однако боковая устойчивость секции и в этом случае будет высока, так как стойка, работая в режиме самозатягивания, будет расклиниваться между кровлей и почвой пласта.В случае же аналогичной наклонной нагрузки Р для системы, состоящей издвух нормально расположенных к кровле и почве стержней (см. фиг.3.3) вертикальные усилия стержней Еп и Ел (сопротивления передней и задней гидростоек),не могут противодействовать наклону и опрокидыванию системы, так как они не имеют горизонтальных составляющих, Кроме того, такая система находится в состоянии неустойчивого равновесия. Она теряет способность сопротивляться при бесконечно малом отклонении нагрузки от нормали по отношению к кровле и почве пласта.Максимально допустимое смещение нижних опор гидростоек относительно проекций их верхних опор на основаниее определяется из предположения, что при большом наклоне гидростоек может произойти в результате проскальзывания перекрытия по кровле недопустимый разворот перекрытия, и секция утратит всякое сопротивление. Такой разворот может произойти не только с одной секцией, но и с группой. секций.На фиг.5 усилиями й обозначены горизонтальные составляющие сопротивления стоек Е. Под действием усилий й возможен разворот, перекрытия (фиг.6), но им противодействуют силы трения, возникающие между перекрытием и кровлей очистного забоя. Такой разворот не может произойти, если силы трения перекрытия по породам кровли будут больше, чем горизонтальные составляющие сопротивлений гидростоек, т,е. должно выполняться условиеР мй,где ю - коэффициент трения материала перекрытия по породам кровли,Из физики известно, что коэффициент трения ю=д р,где р - угол отклонения равнодействующей сил реакции (в нашем случае Е) от нормали.Из геометрии секции видно, чтое"минРазворот перекрытия не произойдет, если будет выполнено условие/Р йилие Нмнн кпминКоэффициент трения материала перекрытия по породам кровли зависит от многих факторов, главными из которых являются тип породы, ее состояние (монолитная или сыпучая), обводненность.У большинства угольных пластов в кровлях залегают песчанистые и глинистые сланцы, для которых коэффициент трения по стали колеблется от 0,4 до 0,6, Учитывая влияние периодической обводненности и других факторов, коэффициент трения следут уменьшить в два раза. Тогда максимально допустимое смещение нижних опор гидростоек относительно проекций их верхних опор на основание определяется из вы- ражения епмнн (0,2-0,3).Минимальная величина смещения е определяется иэ условия, чтобы в результате разворота перекрытия в пределах зазоров ц между соседними секциями не устранялся бы поперечный наклон гидростоек к обоснованию и перекрытию. Минимальную величину е можно определить из фиг,7, где показано развернутое положение перекрытия в пределах межсекционных зазоров, при этом стойки приняли нормальное положение к основанию и перекрытию (фиг.8). Величина смещения е определяется из подобия треугольников АВС и ОМИе =-Я - .Погрешности в связи с разными длинами передней и задней базовыми частями перекрытия здесь не учитывались,1716162 40 45 50 55 Расчеты показывают, что для секциймеханизированной крепи с минимальнойвысотой пмин =,1000 мм, межстоечным расстоянием а = 1100 мм, длине перекрытия безпризабойной консоли = 2500 мм, при зазоре между перекрытиями соседних секций ог= 30 мм и коэффициенте трения стальногоперекрытия по кровлею=0,2 смещение нижних опор гидростоек относительно проекций их верхних опор на основание должнобыть в пределах13 Ы 200 мм,Опыт работы очистных забоев показывает, что обеспечение боковой устойчивостирамных механизированных крепей является одним из актуальных. Только на устойчивых кровлях выдерживается нормальноеположение гидростоек относительно основания и перекрытия секций. Если же кровлинарушены и секции поддерживают отслоившиеся блоки пород, то наблюдается наклонгидростоек. Причем йотеря устойчивостисекций происходит не только при наклонном, но и при пологом залегании пластов.Зафиксированы отдельные случаи, когда наклон секций происходит в сторону восстания пласта. Так как зоны нарушеннойкровли занимают значительные площади,то происходит наклон не отдельных секций, а групп секций.Выравнивание секций - трудоемкая инебезопасная операция. Для выравниваниясекций применяются ручные лебедки, откосные деревянные стойки. В очистных забоях с неустойчивой кровлей до 30-50трудоемкости ремонтных смен занимаетвыравнивание наклонившихся секций,При эксплуатации секций в наклоненном положении они быстро выходят изстроя. Происходят деформации и разрывнижних деталей гидростоек.5 Осуществление предлагаемого изобретения позволит повысить надежность,подхватывания кровли за счет повышениябоковой устойчивости секций и улучшитьтехнико-экономические показатели работы10 очистных забоев.ф о р мул а и зоб рете н ияСекция механизированной крепи дляочистных забоев, включающая основание иперекрытие, связанные между собой по 15 средством шарнирно закрепленных на нихгидравлических стоек,.нижние опоры которых смещены в поперечном направлении впротивоположные стороны относительнопроекций их верхних опор на основание,20 связанное с механизмом передвижения,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения надежности подхвата кровли засчет повышения боковой устойчивости секции, величина смещения ограничена следу 25 ющим соотношением:- е Ьм,н(0,2 - 0,3),где о - зазор между перекрытиями соседнихсекций;30 а - расстояние между стойками в секции;- длина перекрытия (без призабойнойконсоли);е - смещение нижних опор в попереч 35 ном направлении относительно проекцийверхних опор стоек на основание;Ьмин - минимальная высота секций.. Шевкун аз 596 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при113035, Москва, Ж, Раушская наб;, 4/5 СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101х