ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС Российский патент 1994 года по МПК E21D9/10 

Изобретение относится к горному делу. Разработано для проведения горных выработок буро-взрывным способом по смешанному забою с двусторонней раскоской в опережающем угольном забое с верхней подрывкой горных пород при мощности угольных пластов 0,6-2,0 м. Форма выработки может быть арочная, прямоугольная и трапециевидная.

В настоящее время проведение горных выработок по смешанному забою осуществляется двумя способами - узким или широким ходом. При проведении горных выработок узким забоем с помощью комбайнов или буро-взрывным способом обеспечивается высокая скорость проходки, большая устойчивость выработки и меньшие затраты на ее поддержание при больших сроках службы по сравнению с широким забоем. Основным недостатком такого способа проведения является выдача горной породы на земную поверхность, которая на шахтах Донбасса составляет от 30 до 100 и более процентов от выдаваемого угля. Выдача породы загружает транспортные магистрали и подъем, занимает много рабочих на поверхности и под землей, что в свою очередь сдерживает рост добычи угля и производительность труда.

Преимуществом проведения горных выработок широким забоем является то, что порода от подрывки остается в шахте. При этом получается большая попутная добыча угля, сохраняются чистыми экологическая обстановка и плодородные земли. Недостатки такого способа: меньшая скорость подвигания забоя при существующей механизации, более сложная организация проходческих работ, довольно высокая трудоемкость закладки породы в раскоску, ухудшение условий поддержания выработок.

Первые три из указанных недостатков могут быть значительно снижены посредством применения более совершенной техники и технологии.

В настоящее время при проведении горных выработок широким ходом механизации работ в опережающем забое может осуществляться буро-взрывным способом и отбойными молотками с погрузкой горной массы вручную или с применением узкозахватных выемочных комбайнов с доставкой конвейерами непосредственно в вагонетки или на конвейер, расположенный в проводимой выработке. При этом транспортировка горной массы из опережающей односторонней или двусторонней раскоски угольного забоя осуществляется несколькими последовательно установленными скребковыми конвейерами (вдоль забоя, по просеку и по косовичному ходку). Механизация работ в породном забое в зависимости от крепости разрушаемых пород может осуществляться проходческими комбайнами или буровзрывным способом с применением бурильных установок, бурильных машин и погрузочных машин периодического или непрерывного действия.

Закладочные работы как на пологих, так и наклонных пластах угля могут осуществляться вручную, скреперными установками или посредством конвейеров, при этом крепление проводимой выработки производится вручную.

Рассматриваемые технологические схемы проведения горных выработок и применяемые средства механизации значительно осложняют организацию проходческих работ и приводят к снижению скорости проходки.

Известен проходческий комплекс КСВ-1, который состоит из очистного, проходческого и закладочного оборудования.

Комплекс КСВ-1 предназначен для механизации работ по проведению спаренных пластовых выработок сечением 15-20 м² в свету широким ходом с закладкой выработанного пространства между ними. Уголь в очистном забое - короткой лаве вынимается при помощи комбайна ВМ-1 и транспортируется вдоль забоя и по штреку до ленточного конвейера угловым скребковым конвейером. Кровля в лаве поддерживается механизированной крепью. Разрушение породы в проводимых выработках осуществляется проходческими комбайнами 4ПП2м, от которых она передается на дробильно-закладочные установки "Титан" и по трубопроводам транспортируется к месту закладки в выработанное пространство.

Компоновка комплекса КСВ-1 позволяет осуществлять непрерывный характер работ в очистном и проходческих забоях, а также по закладке выработанного пространства между двумя параллельными выработками. Недостатками комплекса являются: отсутствие средств механизации возведения крепи, а также остановка работы комбайнов в процессе ее возведения. Кроме этого, к недостаткам следует отнести сравнительно узкую область применения по крепости разрушаемых пород с f до 5-6. Скорость проведения выработок непосредственно зависит от производительности проходческих комбайнов, которая в свою очередь связана с организацией и осуществлением проходческого цикла.

Наиболее близким по области применения и способу разрушения пород является проходческий комплекс [1] .

Рассматриваемый комплекс предназначен для проведения спаренных горных выработок с опережающим угольным забоем длиной 60-80 м и в породах крепостью более 5-6. Работы в очистном забое могут выполняться независимо от проведения горных выработок. Однако, ограничивающим фактором, сдерживающим скорость продвижения очистного забоя, а следовательно и скорости проведения выработок, является сравнительно большая продолжительность проходческого цикла из-за последовательно выполняемых операций: бурение и заряжание шпуров, взрывные работы и проветривание выработки, уборка горной массы, возведение крепи в проводимых выработках, периодичность и большие затраты времени при работе дробильно-закладочного комплекса, связанного с работой погрузочной машины. При этом в данном комплексе отсутствуют средства механизированного возведения крепи. Кроме того, рассматриваемый комплекс не может быть использован для проведения одиночных горных выработок с односторонней или двусторонней раскоской.

К недостаткам комплекса следует отнести то, что в очистном забое необходимо нарезать концевые ниши буровзрывным способом, что приводит к большим затратам времени и труда. Кроме того, требуется периодическое наращивание конвейера, расположенного в выработке.

Целью изобретения является увеличение производительности труда и повышение уровня механизации работ при проведении горных выработок широким забоем с верхней подрывкой пород крепостью более 5-6 за счет совмещения операций по бурению шпуров, креплению горной выработки и ведению очистных работ к раскоске, а также значительному сокращению времени на выгрузку разрушенной породы из забоя, механизации работ в угольном забое раскоски.

Согласно изобретению поставленные цели достигаются тем, что проходческий комплекс, состоящий из проходческой струговой установки, погрузочного плоско-объемного бункера, бурокрепемонтажной установки, скребкового или ленточного перегружателя, маслостанции для питания силовых установок комплекса, аккумулирующего бункера, служащего для приема всего объема разрушенной взрывной отбойкой породы, дробильно-закладочной установки, распорно-подающего механизма для перемещения комплекса в процессе работы и скребкового периодически наращиваемого или ленточного телескопического конвейера, отличающегося тем, что, с целью повышения уровня механизации работ, улучшения условий и увеличения производительности труда, бурокрепемонтажная установка, размещенная на скребковом конвейере проходческой струговой установки с возможностью ее перемещения по рештачному ставу при помощи своего механизма, снабжена крепемонтажным устройством, включающим передвижную тележку крепеустановщика со своим приводом, на верхней части которой смонтированы два поворотных стола со стреловым телескопически раздвижным крепеподъемником и стойками с вилками для размещения верхняков или пакетов крепи, а на передней части - три стреловые, поворотные, телескопически раздвижные манипуляторы, на концах которых смонтированы кассеты для размещения в них металлической сетчатой или стеклотканевой затяжки. Средний манипулятор смонтирован по оси тележки крепеустановщика, а два других - по бокам. При этом на среднем манипуляторе размещена поворотная кассета, которая может устанавливаться перпендикулярно продольной оси тележки или вдоль оси. Наличие тележки крепеустановщика со смонтированным на ней оборудованием позволяет одновременно производить работы по затяжке кровли и стенок выработки с установкой крепи. Кроме того, бурокрепежная установка, на которой размещено подвижное бурильное оборудование, позволяет одновременно с возведением крепи осущест- влять бурение шпуров по забою или под анкера через отверстия в верхняках в процессе возведения полурамно-анкерной крепи с затяжкой кровли.

Бурокрепемонтажная установка снабжена выдвижными гидравлическими аутригерами, предназначенными для снятия ее со става конвейера и размещения на почве выработки в процессе совместной работы по бурению и креплению одновременно с работой проходческой струговой установки в опережающем угольном забое раскоски.

Для совместного выполнения работ в процессе возведения полурамно-анкерной крепи с затяжкой кровли на бурильных машинах бурокрепемонтажной установки смонтированы вилочные держатели. Они, смонтированные на упорах бурильных машин, предназначены для поочередного снятия с поворотного ствола крепеустановщика верхняков крепи и поджатия их к кровле выработки совместно с затяжкой с последующей возможностью бурения анкерных шпуров через отверстия в верхняках крепи.

Существенными отличиями являются:
1. Проходческий комплекс включает в свой состав бурокрепемонтажную установку, на которой размещена подвижная тележка крепеустановщика со смонтированными на ней поворотными телескопически раздвижными стреловыми манипуляторами с закрепленными на их концах кассетами с металлической сетчатой или стеклотканевой затяжкой.

2. Бурокрепемонтажная установка, выполненная с возможностью перемещения по рештачному ставу конвейера проходческой струговой установки, снабжена попарно расположенными с двух сторон выдвижными гидравлическими аутригерами, предназначенными для подъема ее над конвейером с возможностью перемещения последнего в процессе одновременного выполнения работ в угольном забое раскоски, бурения шпуров по забою или под анкерную крепь и возведения рамной или полурамно-анкерной крепи с затяжкой кровли и стенок выработки.

3. Бурильные машины бурокрепемонтажной установки снабжены вилочными держателями, служащими для снятия со стола крепеустановщика верхняков крепи и поджатия их к кровле в процессе бурения шпуров под анкерную крепь и ее установку.

На фиг. 1 предназначена компоновочная схема проходческого комплекса (вид в плане), предназначенного для проведения горных выработок широким ходом по смешанному забою с верхней подрывкой пород. Проходческий комплекс состоит из проходческой струговой установки 1, включающей в свой состав три скребковых конвейера, два из которых расположены вдоль забоя, а третий 2 - перпендикулярно двум первым, погрузочного устройства 3, представляющего собой плоско-объемный приемно-разгрузочный бункер, бурокрепе- монтажной установки 4, перемещающейся по скребковому конвейеру 2 проходческой струговой установки 1, скребкового или ленточного перегружателя 5, маслостанции 6 для питания гидравлических силовых установок комплекса, аккумулирующего бункера 7, предназначенного для приема всего объема взорванной горной породы; дробильно-закладочной установки 8, состоящей из дробильной установки и воздуходувки; распорно-подающего устройства 9 комплекса и транспортного средства - конвейера скребкового или ленточного телескопического 10.

На фиг. 2 представлена компоновочная схема проходческого комплекса (вид сбоку), изображающая последовательное размещение машин и оборудования при проведении выработки. Распорно-подающее устройство 9 комплекса состоит из двух однотипных гидравлических распорных секций 11 (фиг. 1).

Каждая секция состоит из основания 12, перекрытия 13, подающего домкрат 14, шарнирно связанного с конвейером проходческой струговой установки 1; и двух гидравлических стоек 15.

На фиг. 3 представлена бурокрепемонтажная установка 4 проходческого комплекса (вид сбоку). Установка состоит из базовой рамы 16, на которой размещены привод 17, механизм 18 перемещения установки по скребковому конвейеру 2. На стойках 19 закреплены две боковые 20 и средняя 21 направляющие балки. По боковым балкам 20 перемещаются тележки 22 бурильного оборудования, имеющие свой привод. На буровых тележках 22 смонтированы поворотные стреловые манипуляторы 23, на концах которых размещены бурильные машины 24 со сдвигающимися податчиками. По средней балке 21 перемещается тележка 25 крепеустановщика, имеющая свой привод. На тележке 25 смонтированы два поворотных стола 26 и 27. На первом размещен стреловой телескопически раздвижной крепеподъемник 28 с гидравлическим захватом 29, а на втором - стойки с установочными вилками для размещения верхняков или пакетов крепи 30. На передней части тележки 25 смонтированы стреловые поворотные телескопически-раздвижные манипуляторы: два боковых 31 и средний 32. На концах боковых манипуляторов закреплены неповоротные 33, а на среднем - поворотная 34 кассеты для размещения в них металлической сетчатой или стеклотканевой затяжки. Базовая рама 16 установки 4 при перемещении по конвейеру 2 опирается на рештачный став опорными лыжами 35 и 36, расположенными попарно. На раме 16 смонтированы телескопически выдвижные опоры (аутригеры) 37 и 38.

На упорах бурильных машин 24 смонтированы вилочные держатели 39, служащие для размещения на них верхняков крепи 30.

Принцип работы предлагаемого проходческого комплекса следующий.

В исходном положении комплекса проходческая струговая установка 1 придвинута к угольному забою раскоски собственными домкратами передвижки. Секции 11 крепи распорно-подающего устройства 9 расположены в крайнем переднем положении, а их домкраты 14 подачи сдвинуты. Плоско-объемный бункер, размещенный в раскоске под массивом разрушаемой породы в сечении выработки, находится также в крайнем переднем положении. Бурокрепемонтажная установка 4 размещается у груди породного забоя выработки над скребковым конвейером 2 струговой установки 1, опираясь на почву выработки аутригерами 37 и 38, а перегружатель 5 располагается над скребковым или ленточным конвейером 10.

При осуществлении выемочных работ в угольном забое раскоски плоско-объемный приемопогрузочный бункер (устройство 3) располагается в крайнем перднем положении, чтобы не препятствовать работе бурокрепемонтажной установки 4.

В зависимости от вида возводимой крепи возможны следующие сочетания работы машины и оборудования проходческого комплекса.

1. Крепление горной выработки анкерами. В этом случае на бурокрепемонтажной установке 4 монтируется только бурильное оборудование.

В процессе выполнения проходческих работ в угольном забое раскопки при помощи струговой установки 1 разрушенный уголь транспортируется забойными конвейерами на перпендикулярно расположенный конвейер 2, с которого попадает на перегружатель 5, а с него на конвейер 10. При этом проходческая струговая установка постоянно перемещается на забой посредством собственных домкратов подачи, а также домкратами распорно-подающего устройства 9. Бурокрепемонтажная установка 4, расположенная у забоя и опирающаяся на почву выработки аутригерами 37 и 38, осуществляет бурение шпуров под анкера и их установку, а затем бурение шпуров по забою. Эти работы выполняются параллельно с выемочными работами в раскоске.

После окончания операции по обуриванию забоя производится заряжание шпуров. Выемочные работы в угольном забое раскоски продолжаются до конца работ по заряжанию шпуров. Затем погрузочное устройство 3 устанавливается в рабочее положение для приема и последующей выгрузки на конвейер 2 разрушенной взрывной отбойкой породы. Перед взрывной операцией все работы в проходческом забое прекращаются. Бурокрепемонтажная установка 4 снимается с опор (37 и 38), опускается на рештачный став конвейера 2 и по нему перемещается на безопасное расстояние. После отбойки осуществляется полная выгрузка породы из забоя посредством погрузочного устройства 3, скребкового конвейера 2 и перегружателя 5 в аккумулирующий бункер 7. Аккумулирующий 7 бункер предназначен для приема всего объема разрушенной взрывной отбойкой породы и последовательной ее загрузки в дробильно-закладочную установку 8 в течение выполнения проходческого цикла. Дробильно-закладочная установка 8 осуществляет дробление и закладку всей породы от подрывки в вынутое пространство раскоски.

После проветривания выработки бурокрепемонтажная установка 4 подается к забою по конвейеру 2, где устанавливается на выдвижные гидравлические аутригеры 37 и 38, а перегружатель 5 устанавливается над конвейером 10. После завершения этих работ начинается новый цикл.

2. Крепление горной выработки полурамно-анкерной крепью с затяжкой кровли. На бурокрепемонтажной установке 4 смонтированы бурильное и крепемонтажное оборудование. На тележке 25 крепеустановщика размещены: крепеподъемник 28, стол 27 с верхняками крепи 30 и средний манипулятор 32 с кассетой 34.

Отличительной особенностью работы комплекса при рассматриваемом виде крепи и компоновке бурокрепемонтажной установки является следующее. После перемещения установки 4 к забою и размещения ее на опоры (37 и 38) поворотом и выдвижением манипулятора 32 с поворотом кассеты 34 при перемещении тележки 25 крепеустановщика осуществляется вытяжка затяжки из кассеты. Производится поворот стола 27 с верхняками (30) на угол 90^о. Бурильные машины 24 со сдвинутыми податчиками устанавливаются в положение "Бурение шпуров под анкера". После чего бурильное оборудование подается назад по направляющим балкам 20 и бурильные машины своими вилочными держателями 39 подхватывают и снимают верхняк со стола 27. После этого производится поджатие верхняка и затяжки к кровле выработки, а затем бурение шпуров через отверстия в верхняке крепи и установка анкеров. Одновременно с возведением крепи ведутся выемочные работы в угольном забое раскоски с непрерывным перемещением проходческой струговой установки 1. Остальные операции выполняются аналогично вышеописанному в п. 1.

3. Крепление горной выработки рамной крепью с затяжкой кровли и стенок выработки. На тележке 25 крепеустановщика бурокрепемонтажной установки 4 дополнительно смонтированы манипуляторы 31 с кассетами 33 для затяжки стенок выработки, а на столе 27 вместо верхняков (30) размещаются пакеты крепи.

Отличительная особенность работы комплекса заключается в том, что бурильное оборудование используется только для бурения шпуров по забою. Одновременно с бурением шпуров осуществляется затяжка кровли и стенок выработки, а также возведение рамной крепи при помощи телескопически раздвижного поворотного крепеподъемника 28. Снятие пакета крепи со стола 27, повернутого на угол 90^о (перпендикулярно продольной оси установки 4), производится при помощи гидравлического захвата 29 крепеподъемника 28. Затем производится подхват затяжки с прижатием к кровле выработки пакета крепи с его дальнейшей раскладкой, установкой стоек и расклини- ванием. Стойки крепи осуществляют прижатие затяжки к стенкам выработки.

(56) 1. Пугаенко А. Н. , Иванов Ю. М. Проблемы развития закладочного хозяйства. - Уголь, 1988, N 3, с. 21-23.

Использование: проведение горных выработок буро-взрывным способом. Сущность изобретения: бурокрепемонтажная установка размещена на конвейере проходческой струговой установки с возможностью перемещения по его рештачному ставу посредством механизма. При этом крепемонтажная установка имеет крепемонтажное устройство с передвижной тележкой с приводом. На верхней части тележки смонтированы два поворотных ствола со стреловыми телескопически раздвижным крепеподъемником и стойки с вилками для размещения верхняков или пакетов крепи. На передней части тележки размещены три стреловых, поворотных, телескопически раздвижных манипулятора. На концах последних смонтированы кассеты для размещения в них металлической сетчатой или стеклотканевой затяжки. На среднем манипуляторе смонтирована поворотная кассета с возможностью размещения как перпендикулярно, так и продольно оси установки. 3 ил.

ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС, включающий проходческую струговую установку, погрузочный плоскообъемный бункер, бурокрепемонтажную установку, перегружатель, маслостанцию, аккумулирующий бункер, дробильно-закладочную установку, распорно-подающий механизм комплекса и скребковый или ленточный телескопический конвейер, отличающийся тем, что, с целью повышения уровня механизации работ и производительности труда, бурокрепемонтажная установка размещена на конвейере проходческой струговой установки с возможностью перемещения по его рештачному ставу посредством механизма, снабжена крепемонтажным устройством, включающим передвижную тележку крепеустановщика, снабженную приводом, на верхней части которой смонтированы два поворотных стола со стреловым телескопически раздвижным крепеподъемником и стойки с вилками для размещения верхняков или пакетов крепи, а на передней части - три стреловых поворотных, телескопически раздвижных манипулятора, на концах которых смонтированы кассеты для размещения в них металлической сетчатой или стеклотканевой затяжки, при этом на среднем манипуляторе смонтирована поворотная кассета с возможностью размещения как перпендикулярно, так и продольно оси установки, с возможностью одновременного выполнения работ по затяжке кровли и стенок выработки с установкой крепи и бурению шпуров по забою при помощи подвижного бурильного оборудования.