АГРЕГАТ ДЛЯ БУРОШНЕКОВОЙ ВЫЕМКИ УГЛЯ Российский патент 1994 года по МПК E21C1/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к выемке угля агрегатом, состоящим из двух бурошнековых машин, например, в составе оборудования для проведения спаренных выработок широким ходом.

Известен способ выемки угля путем совместной работы двух бурошнековых машин, установленных в параллельных выработках, с использованием гибкого направляющего элемента [1] или штанги совместно с гибкой направляющей (авт. св. СССР N 107446, 1962).

В этих устройствах управление буровым органом в пределах мощности пласта и напластование пласта не предусматриваются, а средства стабилизации при помощи гибкого элемента, например цепи, растянутой между совместно работающими бурошнековыми машинами, не обеспечивают стабилизации направления бурения, что резко снижает эффективность выемки.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для буровой выемки угля и закладки пробуренных ранее скважин, включающее бурошнековые машины с приводами вращения и подачи, буровой исполнительный орган, шнековый став, балку с опорными элементами и продольной направляющей, с которой буровой орган, оснащенный опорным гидроцилиндром, связан с возможностью продольного перемещения и поворота относительно оси направляющей посредством шарнира, а также насос с реверсивным золотником источника давления для подачи рабочей жидкости к опорному гидроцилиндру [2] .

Недостатком этого устройства является то, что такая конструкция требует постоянного управления положением бурового органа с гидравлического пульта управления, расположенного в штреке, по ходу бурения, а осуществляют это управление вручную по результатам визуального контроля. Поэтому работа на агрегате требует постоянного внимания машиниста, усложняет управление процессом и снижает эффективность выемки угля при бурении.

Целью изобретения является повышение эффективности выемки угля путем автоматической стабилизации положения бурового органа в пласте, а также освобождение машиниста от непрерывного контроля за ходом бурения и введение эпизодической (дискретной) корректировки положения бурового органа лишь при необходимости, но в процессе бурения.

Поставленная цель достигается тем, что агрегат снабжен механизмами для стабилизации и корректировки, при этом механизм стабилизации выполнен в виде установленного на стяжке с возможностью продольного перемещения следящего золотника со штоком, связанным с поворотной втулкой, которая установлена между стяжкой и ползуном с возможностью продольного перемещения совместно со стяжкой, механизм корректировки выполнен в виде эксцентрикового кулачка для взаимодействия со следящим золотником и механизма его шагового поворота, причем вход следящего золотника гидравлическими магистралями соединен посредством реверсивного золотника с насосом, а выход - с опорным гидроцилиндром.

Поворот эксцентрикового кулачка при необходимости корректировки осуществляется так, что механизм шагового поворота кулачка выполнен, например, гидравлическим в виде пары гидравлических плунжеров, установленных на стяжке и связанных посредством рычага с храповыми собачками и храповым колесом, установленным на одной оси с эксцентриковым кулачком, эта ось перпендикулярна оси следящего золотника. Рабочие полости гидравлических плунжеров присоединены к магистралям, соединяющим реверсивный золотник со следящим золотником параллельно последнему.

Такое выполнение агрегата обеспечивает непрерывное в процессе бурения нахождение органа в средней части пласта независимо от действующих на него нагрузок и освобождение машиниста от постоянного контроля за поведением бурового органа для обеспечения контроля за ходом других операций и достижения эффективной работы агрегата в целом. Кроме того, обеспечивает при необходимости возможность корректировки положения бурового органа в процессе бурения.

На фиг. 1 изображен агрегат для бурошнековой выемки полезного ископаемого, вид в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Агрегат состоит из двух бурошнековых машин 1 и 2, сдвоенных бурового 3 и закладочного 4 шнековых ставов, каждый из которых состоит из шнековых штанг с правой и левой спиралями, соединенных промежуточными опорами-стяжками 5.

В передней части шнекового закладочного става 4 установлены головные закладочные шнеки 6, а бурового става 3 - коронки 7.

Между шнековыми ставами размещена жесткая балка 8 с направляющей 9, связанной со стяжками 5 посредством ползуна, который выполнен в виде поворотной втулки 10 (фиг. 2). На передней стяжке 5 бурового шнекового става на противоположном относительно балки 8 конце установлен опорный гидродомкрат 11.

Балка 8 снабжена (фиг. 2) опорными элементами 12 и 13. Источник давления с насосом 14 и реверсивным золотником 15 системы управления, а также приводы вращения и подачи каждого из шнековых ставов размещены на бурошнековых машинах.

Ползун, выполненный в виде промежуточной поворотной цилиндрической втулки 10, имеет отверстие, соответствующее некруглой форме поперечного сечения (профилю) направляющей. Втулка установлена в стяжке с возможностью поворота в ней и продольного перемещения совместно со стяжкой вдоль направляющей.

Механизм стабилизации выполнен в виде следящего золотника 16 со штоком 17, связанным с промежуточной поворотной втулкой 10. Следящий золотник 16 установлен на стяжке с возможностью продольного перемещения для регулировки механизма. Вход следящего золотника 16 гидравлическими магистралями соединен посредством реверсивного золотника 15 с насосом 14, а выход - с опорным гидродомкратом 11.

Механизм корректировки состоит из эксцентрикового кулачка 18, установленного на оси, перпендикулярной оси золотника, для взаимодействия с ним, и механизма шагового поворота кулачка. Механизм шагового поворота кулачка выполнен, например, в виде храпового механизма с гидравлическим приводом, что позволяет упростить механизм и обеспечить дистанционное управление, используя уже имеющиеся магистрали. Этот механизм состоит из храпового колеса 19, установленного на одной оси с эксцентриковым кулачком 18, и соединенного с ним рычага 20 с храповой собачкой 21 и плунжеров 22 для взаимодействия с рычагом 20 храпового механизма. Рабочие полости плунжеров 22 соединены с магистралями, соединяющими реверсивный золотник со следящим золотником параллель- но последнему.

Агрегат работает следующим образом. В процессе бурения с бурошнековой машины 1 осуществляется посредством сдвоенного шнекового става 3 вращение и подача вперед коронок 7. В это время с второй машины 2 посредством сдвоенного шнекового става 4 осуществляется вращение и подача назад закладочных шнеков 6. В процессе этих операций шнековыми ставами 3 и 4 осуществляется соответственно транспортировка отбитого угля из скважины и подача породы для закладки в скважину. По мере необходимости выполняется также наращивание одного шнекового става и разборка другого, а также перемещение опорной балки 8 со скоростью закладки. При этом положение этой балки в ранее пробуренной скважине остается стабильным благодаря ее опорным элементам 12 и 13, фиксирующим ее положение между угольным и закладочным массивами, а также между почвой и кровлей пласта.

Во время бурения из-за реактивных усилий, возникающих при взаимодействии коронок 7 с забоем по мере перемещения бурового органа по направляющей 9, в коронках возникают отклоняющие усилия и момент, поворачивающий шнековый став по или против часовой стрелки вокруг направляющей 9. Отклонения от заданного предшествующей скважиной направления бурения, возникающие под воздействием этих усилий, парируются шарнирным ползуном, перемещающимся по направляющей 9, и опорным гидродомкратом 11, который управляется следящим золотником 16 совместно с гидравлическим механизмом коррекции положения бурового органа системы управления. Благодаря выполнению втулки 10 поворотной с отверстием, форма которого подобна профилю направляющей 9, втулка поворачивается в стяжке, не перекашиваясь относительно направляющей и не заклиниваясь на ней, и остается всегда прижатой к соответствующей плоскости направляющей.

При угловом отклонении шнекового става и коронок от исходного положения относительно направляющей стяжка 5, в которой смонтирована втулка, поворачивается вокруг ее оси вместе с установленными на стяжке механизмами стабилизации и коррекции. При этом шток 17 следящего золотника 16, связанный с втулкой 10, смещается относительно корпуса и перераспределяет поток жидкости, поступающей от насоса 14 и через реверсивный золотник к соответствующей полости гидродомкрата 11, что и обеспечивает автоматическое и немедленное устранение возникающего отклонения.

При значительной длине бурения в особо сложных горногеологических условиях может возникать закрутка положения опорной балки в скважине по или против часовой стрелки. При этом за счет следящей системы под воздействием опорного гидроцилиндра происходит соответствующая закрутка бурового органа. Для ее компенсации по ходу бурения, а также компенсации накопленной (по мере бурения последующих скважин) ошибки производится корректировка положения рабочего органа.

Для выполнения при необходимости этой операции перемещают рукоятку реверсивного золотника 15 во вторую позицию и затем возвращают ее в исходное положение. При этом рабочая жидкость, поступающая от источника питания под давлением, посредством плунжеров 22 осуществляет двойной ход рычага и с помощью собачки 22 храповое колесо 19 и кулачок 18 поворачиваются на один шаг - 1/8 полного оборота. При этом следящий золотник 16, опирающийся на кулачок 18, занимает новое положение, соответствующее новой уставке следящей системы. При необходимости несколькими двойными переключениями реверсивного золотника 15 можно выбрать одну из четырех предусмотренных конструкцией уставок - по две вниз и вверх от нулевой уставки или вернуть систему в исходное положение (на нулевую уставку).

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к выемке угля бурошнековым агрегатом в составе оборудования для проведения спаренных выработок широким ходом. Цель изобретения - повышение эффективности выемки за счет автоматизации стабилизации положения шнековых ставов и коронок, а также возможности корректирования их перемещений в пласте. Агрегат включает две бурошнековые машины 1 и 2 с буровым 3 и закладочным 4 шнековыми ставами, связанными стяжками (С) 5. Между шнековыми ставами размещена жесткая балка 8 с направляющей 9, связанной со стяжками 5 посредством ползуна в виде поворотной втулки (ПВ). Агрегат снабжен механизмом для стабилизации перемещения, который выполнен в виде установленного на С 5 с возможностью продольного перемещения следящего золотника (СЗ) со штоком, связанным с ПВ, которая размещена между С 5 и ПВ с возможностью продольного перемещения совместно с С 5, механизмом корректировки в виде эксцентрикового кулачка для взаимодействия с С 3, а также механизмом шагового поворота кулачка в виде храпового колеса, смонтированного на одной оси с кулачком, связанного с ним рычага с храповой собачкой и плунжеров для взаимодействия с рычагом. Вход С 3 соединен посредством реверсивного золотника с насосом, а выход - с опорным гидродомкратом. Во время бурения возникают отклоняющие усилия и момент, поворачивающий шнековый став, отклонения парируются ПВ и опорным гидродомкратом, который управляется С 3 совместно с гидравлическим механизмами корректировки. При угловом отклонении става шток С 3, связанный с ПВ, смещается и перераспределяет поток жидкости от насоса к соответствующей полости гидродомкрата. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. АГРЕГАТ ДЛЯ БУРОШНЕКОВОЙ ВЫЕМКИ УГЛЯ, включающий бурозакладочные машины с параллельными друг относительно друга и сдвоенными посредством стяжек шнековыми ставами, один из которых имеет буровые коронки и опорный гидроцилиндр, смонтированную между шнековыми ставами жесткую балку с направляющей, связанную посредством ползуна со стяжкой шнекового става с коронками, насос, магистрали и реверсивный золотник, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности выемки за счет автоматизации стабилизации положения шнековых ставов и коронок и возможности корректирования их перемещений в пласте, он снабжен механизмами для стабилизации и корректировки, при этом механизм стабилизации выполнен в виде установленного на стяжке с возможностью продольного перемещения следящего золотника со штоком, связанным с поворотной втулкой, которая установлена между стяжкой и ползуном с возможностью продольного перемещения совместно со стяжкой, а механизм корректировки - в виде эксцентрикового кулачка для взаимодействия со следящим золотником и механизма шагового поворота кулачка, причем вход следящего золотника гидравлическими магистралями соединен посредством реверсивного золотника с насосом, а выход с опорным гидродомкратом. 2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что механизм шагового поворота эксцентрикового кулачка выполнен гидравлическим, в виде пары плунжеров, установленных на стяжке и связанных посредством рычага с храповыми собачками и храповым колесом, установленным с кулачком на одной оси, перпендикулярной оси следящего золотника, а рабочие полости гидравлических плунжеров присоединены к магистралям, соединяющим реверсивный золотник со следящим золотником параллельно последнему.