Введение
В агрегатированных крепях секции не могут отставать от конвейера более чем на один шаг передвижки, при этом в процессе передвижки необходимо обеспечить в определенных пределах их ориентацию относительно конвейера. Агрегатирование позволяет использовать механизм передвижки крепи для управления струговой установкой в вертикальной плоскости пласта, объединить средства передвижки крепи и подачи струговой установки на забой, упростить процесс автоматизации управления крепью и комплексом в целом [2].
Для обеспечения надежности функционирования системы агрегатирования необходимо обеспечить податливость соединения механизма передвижки секции крепи и забойного конвейера в плоскости пласта. В то же время для удержания конвейерного става от сползания, а также для перераспределения межрештачных зазоров, указанное соединение должно обеспечивать заданное усилие удержания со стабилизирующим эффектом. Кроме этого, механизм передвижки секции крепи должен обеспечивать преодоление порогов в почве пласта при их передвижке.
В настоящее время не созданы механизмы передвижки секций крепи, наиболее полно отвечающие требованиям струговой технологии выемки угля.
Цель исследований
Целью работы является создание механизма передвижки щитовой секции механизированной крепи с основанием катамаранного типа, отвечающей требованиям струговой выемки.
Для достижения цели решены следующие задачи:
1) проведен анализ существующих механизмов передвижки щитовых секций механизированной крепи;
2) проанализированы результаты эксплуатации механизированных крепей в комплексе со струговыми установками;
3) разработана конструкция механизма передвижки струговой механизированной крепи с основанием катамаранного типа.
Экспериментальные исследования
При разработке конструкции механизма передвижки был учтен опыт эксплуатации крепей, проведены наблюдения и выявлены основные недостатки и несоответствия конструкций существующих механизмов передвижки струговой выемки.
Исходя из проведенных ранее исследований и анализа, проведенного в настоящей работе, механизм передвижки струговой секции крепи должен обеспечивать:
- подачу струговой установки на забой строго определенным для каждых условий усилием;
- возможность отжатия конвейера струговой установки при проходе струга;
- разгрузку гидропатронов передвижки от изгибающих усилий;
- разворот фронта лавы до 10-12°;
- ориентацию секции крепи относительно конвейера струговой установки;
- удержание струговой установки от сползания, обеспечивая продольное смещение секции крепи и конвейера в пределах ±75 мм;
- обеспечение надежной работы секций механизированной крепи с основаниями катамаранного типа в сложных горно-геологических условиях, особенно при наличии «порогов» в почве пласта.
Известна разработанная фирмой «ДБТ» (Германия) система агрегатирования (механизм передвижки крепи «Дон-Фалия») с упруго-ограниченной связью секций крепи с конвейером струговой установки посредством штанговых толкателей (рис. 1) [1].
Механизм передвижки, размещенный в канале между лыжами 1 и 2 основания, обеспечивает кинематическую связь секции крепи с забойным конвейером, а также передвижку секции крепи конвейера.
Механизм передвижки состоит из бугеля 3, в котором закреплены две упругие штанги 4 и гидроцилиндра передвижки секции 5. Одной стороной бугель шарнирно соединяется с навесным оборудованием конвейера 6, а с другой – со штангами и через опору 7 – со штоком домкрата передвижки. При этом цилиндр домкрата передвижки размещен в специальной опоре 8, которая шарнирно соединена с хомутом 9, шарнирно соединяющим лыжи основания.
Рисунок 1 – Система агрегатирования с упругими штангами
Конструкция механизма передвижки с упругими штангами обеспечивает направленное передвижение секции крепи относительно конвейера, удержание его при передвижке от сползания по падению пласта в пределах упругих деформаций штанг и разгружает домкрат передвижки от боковых нагрузок.
Вместе с тем по результатам эксплуатации выявлена низкая надежность хомута, заключающаяся в его изломе и деформации мест присоединения хомута к лыжам основания при переходе секцией крепи «порогов» в почве пласта, превышающих величину 100 мм.
На схеме преодоления «порогов» в почве пласта секцией крепи видно, что лыжи оснований смещаются относительно друг друга не только в вертикальном, но и продольном направлении (рис. 2).
Рисунок 2 – Схема преодоления «порогов» в почве пласта секцией крепи
Разработанный ОАО «Гипроуглемаш» механизм передвижки секции крепи М137 (рис. 3) состоит из задней стяжки 1, шарнирно соединенной с цилиндрическими толкателями 2, расположенными на лыжах основания 3 и 4. Цилиндр гидродомкрата передвижки 5 шарнирно соединен со стяжкой, а шток с толкателем 6 [5].
Проведенный анализ опыта эксплуатации крепи механизированной М137 на шахте «Ростовская» ОАО «Гуковуголь» показал, что секции крепи эффективно преодолевали значительные «пороги» в почве пласта.
Вместе с тем выявлена деформация штоков гидродомкратов передвижки секций крепи. Как правило, это было связано с тем, что гидродомкрат передвижки не был разгружен от боковых нагрузок.
Кроме этого, для извлечения гидродомкрата передвижки при работе крепи на тонких пластах практически отсутствует доступ к оси, соединяющей цилиндр со стяжкой.
Рисунок 3 – Механизм передвижки секции крепи М137
Все вышеперечисленное говорит о том, что требования, предъявляемые к силовым и кинематическим связям струговой установки и крепи, наиболее полно обеспечивает механизм передвижки секции крепи с упругими направляющими элементами (штангами).
Поэтому при разработке современных механизированных крепей необходимо использовать механизм передвижки секции с применением упругих направляющих элементов (штанг).
На рисунке 4 показано предлагаемое устройство для передвижки секции механизированной крепи и перемещения забойного конвейера струговой установки. Устройство состоит из гидродомкрата 1, расположенного в опоре гидродомкрата 2, соединенной шарнирно через ось 3 с завальной стяжкой 4, которая шарнирно через оси 5 соединена с вращающимися цилиндрическими тягами 6, расположенными в проушинах лыж 7 и 8 основания секции крепи и двух упругих штанг 9, расположенных подвижно в опоре гидродомкрата 2 и закрепленных в бугеле 10. Шток 11 гидродомкрата 1 шарнирно соединен с бугелем 10, который соединен с завальной частью забойного конвейера [3; 4].
Устройство работает следующим образом. При выдвижке штока 11 гидродомкрата 1, расположенного в опоре гидродомкрата 2, бугель 10, взаимодействуя с завальной частью забойного конвейера, производит его перемещение на забой. При этом упругие штанги 9, закрепленные в бугеле 10, выдвигаются из опоры гидродомкрата 2, удерживая забойный конвейер от сползания по падению пласта в пределах упругих деформаций штанг. Упругие штанги 9, подвижно расположенные в опоре гидродомкрата 2 и закрепленные в бугеле 10, выдвигаясь из опоры гидродомкрата 2, разгружают шток 11 гидродомкрата 1 от боковых нагрузок и удерживают конвейер струговой установки от сползания по падению пласта в пределах их упругих деформаций.
Рисунок 4 - Устройство для передвижки секции механизированной крепи и перемещения забойного конвейера струговой установки
При опущенной секции крепи и складывании гидродомкрата 1 происходит передвижка секции крепи. При этом опора гидродомкрата 2 с гидродомкратом 1, перемещаясь по упругим штангам 9, взаимодействуя с завальной стяжкой 4, вращающимися цилиндрическими тягами 6 и лыжами 7 и 8 основания, производит передвижку секции крепи. Две упругие штанги 9, закрепленные в бугеле 10, соединенном с завальной частью конвейера струговой установки, обеспечивают направленное передвижение секции крепи.
Шарнирно соединенная с вращающимися цилиндрическими тягами 6 завальная стяжка 4 обеспечивает продольное перемещение лыж 7 и 8 основания секции крепи относительно друг друга, а вращающиеся цилиндрические тяги 6, расположенные в лыжах основания 7 и 8 секции крепи, - их перемещение в вертикальном направлении при преодолении секцией крепи «порогов» в почве пласта.
Выводы
1. Обоснована необходимость применения в конструкции механизма передвижки щитовой секции струговой крепи с основанием катамаранного типа упругих элементов (штанговых толкателей), обеспечивающих направленное перемещение секций и удержание струговой установки от сползания в плоскости пласта.
2. Разработана конструкция механизма передвижки щитовой секции струговой крепи с основанием катамаранного типа, обеспечивающая секции крепи преодоление «порогов» в почве пласта более 200 мм, что значительно повышает эффективность работы стругового механизированного комплекса в сложных горно-геологических условиях.
Рецензенты:
Луганцев Б.Б., д.т.н., генеральный директор ОАО «Шахтинский научно-исследовательский и проектно-конструкторский угольный институт», г. Шахты.
Кураков Ю.И., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Естественно-научные дисциплины» Шахтинского института (филиала) Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) им. М.И. Платова, г. Шахты.
Библиографическая ссылка
Сысоев Н.И., Турук Ю.В. ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ В КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖКИ ЩИТОВОЙ СТРУГОВОЙ СЕКЦИИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ С ОСНОВАНИЕМ КАТАМАРАННОГО ТИПА // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=11303 (дата обращения: 25.04.2024).