КОМПЛЕКС ДЛЯ РЕМОНТА ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК Российский патент 1997 года по МПК E21D13/04 E21D23/00 

Изобретение относится к горному делу. Разработано для комплексной механизации работ при восстановлении сечений подготовительных горных выработок.

Подготовительные горные выработки, пройденные в слабых или трещиноватых горных породах, при их длительной эксплуатации подвергаются значительной деформации. Поперечные сечения таких выработок значительно уменьшаются. При этом большим деформациям подвергаются не только почва выработок за счет вспучивания, но и элементы арочной или другой штучной крепи, подвергшиеся большим давлениям со стороны окружающих пород. Дальнейшая эксплуатация таких выработок становится практически невозможной или связана с большими трудностями. В этой связи возникает необходимость восстановления сечений выработок. При восстановлении осуществляется выемка вспученных пород почвы, перекрепление выработки с заменой деформированных элементов крепи и оборка породы по периметру выработки. В настоящее время разрушение вспученных пород почвы выработок производится отбойными молотками с последующей уборкой ее погрузочными машинами или вручную на транспортные средства. Перекрепление выработок в основном производится вручную или с применением простейших грузоподъемных устройств. При этом размещенные на почве выработки рельсовые пути и конвейеры демонтируются и после восстановления выработки должны быть снова смонтированы. При существующем способе восстановления сечений таких выработок требуются большие трудовые и экономические затраты.

На основании вышеизложенного следует, что имеется настоятельная необходимость в разработке конструкции комплекса для ремонта (восстановления) выработок, пройденных в слабых породах.

При восстановлении выработок может быть использована универсальная машина "Штрек" [1] Машина "Штрек" используется для поддирки почвы и погрузки горной массы в вагонетки при ремонте горных выработок. Кроме этого, рассматриваемая машина может осуществлять установку элементов штучной крепи (деревянной или железобетонной) в процессе восстановления выработок. Однако применение этой машины при восстановлении выработок недостаточно эффективно из-за малых напорных усилий на рабочем органе и длительности процесса восстановления из-за последовательно выполняемых операций, а также необходимости демонтажа и монтажа рельсовых путей и конвейера.

Известна профилеподдирочная машина П4ПУ по: Машины и оборудование для угольных шахт. Справочник. М. Недра, 1979, с. 240 242, которая предназначена для поддирки пучащих пород почвы подготовительных горных выработок. Машина представляет собой проходческий комбайн со стреловым исполнительным органом и гусеничным механизмом передвижения. Погрузка разрушенной горной массы производится нагребающими лапами на скребковый конвейер, встроенный в конструкцию машины. Со скребкового конвейера порода передается на прицепной ленточный перегружатель, а с него грузится в вагонетки или на конвейер. Рельсовый путь или конвейер монтируется (наращивается) по мере продвижения машины П4ПУ.

К недостаткам рассматриваемой машины следует отнести то, что при выемке вспученных пород почвы в процессе восстановления сечений горных выработок требуется производить демонтаж рельсового пути или конвейера, а зачастую и того и другого одновременно. Кроме того, машина не приспособлена для перекрепления выработок в процессе восстановления.

Наиболее близким по компоновке и характеру перемещения и работы является проходческий комплекс КГК-1м [2]
Комплекс КГК-1м состоит из проходческого комбайна 4ПП-2, передвижной шагающей гидравлической крепи КМК-3м, крепеустановщика КПУ-1, ленточного перегружателя ППЛ-70У, мостового перегружателя, тележки для доставки пакетов крепи. Входящая в комплекс механизированная крепь КМК-3м, состоящая из головной и концевой секции, выполненных конструктивно идентично, кинематически не связана с проходческим комбайном 4ПП-2. При выполнении технологического процесса проведения горной выработки крепь перемещается вдоль выработки после продвижения комбайна на один цикл. Проходческий комбайн 4ПП-2 представляет собой самоходную гусеничную машину с исполнительным органом избирательного типа и погрузочным устройством, состоящим из наклонного поворотного с нагребающими лапами и центрально расположенного прямого скребкового конвейера.

Крепь КМК-3м обеспечивает временное перекрытие призабойного пространства над комбайном и возведение постоянной арочной крепи позади комбайна при помощи крепеустановщика КПУ-1м, состоящего из двух стрел, смонтированных на задних стойках крепи.

Рассматриваемый комплекс не может быть использован при ремонте горных выработок, так как проходческий комбайн не позволяет разместить приемные устройства для рельсового пути и конвейера, размещенных в ремонтируемой выработке, под механизированной крепью. Кроме того, комбайн 4ПП-2 не может осуществлять выемку вспученной почвы без предварительного демонтажа рельсового пути и конвейера, а механизированная крепь КМК-3м в процессе перемещения вдоль восстанавливаемой выработки при деформированных отдельных элементах крепи этой выработки не приспособлена к обходу таких препятствий.

На основании вышеизложенного имеется необходимость в разработке компоновочной схемы специального комплекса для ремонта горных выработок, пройденных в слабых или трещиноватых горных породах, склонных к вспучиванию почвы выработок.

Целью изобретения является создание комплекса для механизации работ по выемке вспученных пород почвы, возможности приема рельсового пути и конвейера, размещенных в восстанавливаемой выработке, на специальные устройства и укладку их на почву уже восстановленной выработки, механизированного перекрепления и обеспечение безопасных условий работы.

Согласно изобретению, поставленные цели достигаются тем, что комплекс для ремонта горных выработок, включающий механизированную передвижную шагающую крепь, комбайн для выемки вспученной почвы восстанавливаемой горной выработки, скребковый конвейер, крепеустановщик и тележку с элементами крепи, отличается тем, что скребковый конвейер выполнен изогнутым, состоящим из горизонтального и наклонного участков. При этом горизонтальный участок расположен в передней части комплекса перпендикулярно к его продольной оси, а наклонный параллельно оси комплекса. На переднем горизонтальном участке скребкового конвейера размещен выемочный комбайн, который может перемещаться по нему посредством своего механизма подачи и осуществлять выемку вспученной почвы по всей ширине выработки. Изогнутый скребковый конвейер смонтирован на двусторонней раме, которая конструктивно связана с основанием основной секции крепи. Основная секция является базой для всего оборудования, входящего в механизированный комплекс. На двусторонней раме смонтированы также гидростолы, служащие для приема рельсового пути и конвейера, размещенных в восстанавливаемой выработке. На основании основной секции механизированной крепи смонтирован крепеустановщик, который может осуществлять погрузочно-разгрузочные работы и возводить крепь в восстанавливаемой выработке позади комплекса.

Механизированная крепь предлагаемого комплекса, состоящая из основной и дополнительной секции, обладает способностью обходить при своем перемещении деформированные элементы крепи восстанавливаемой выработки. Основная секция, расположенная по продольной оси комплекса, имеет жесткие основание и перекрытие, а дополнительная выполнена в виде отдельных арок или рам прямоугольной или трапециевидной конструкции, соединенных между собой продольными лыжами и балками, служащими для взаимного направленного движения при перемещении комплекса. Отдельные арки состоят из короткого верхняка и двух боковых элементов, связанных между собой шарнирно, при этом боковые элементы снабжены гидростойками распора двустороннего действия. Боковые части дополнительной секции крепи при продольном перемещении комплекса по восстанавливаемой выработке с деформированными элементами крепи имеют возможность ограниченного поворота их в перпендикулярном направлении к продольной оси комплекса при снятом распоре. Поворот боковых частей дополнительной секции осуществляется при помощи двух механизмов, состоящих из гидродомкратов и выдвижных плит, смонтированных на двусторонней раме.

Продольное перемещение комплекса, осуществляемое методом шагания секций механизированной крепи, производится при помощи четырех подающих гидродомкратов, два из которых симметрично размещены у верхнего перекрытия основной секции крепи и смонтированы на направляющих балках, закрепленных на коротких верхняках арок или рам. Два других гидродомкрата расположены у нижних концов распорных гидростоек задней арки или рамы дополнительной секции. Они смонтированы на выдвижных плитах механизмов поворота боковых частей дополнительной секции и конструктивно связаны с поворотными боковыми частями. Такое размещение гидродомкратов механизма подачи позволяет осуществлять поочередное перемещение секций крепи без перекосов и заклинивания с одновременным движением верхних и нижних частей.

Предлагаемый комплекс позволяет осуществлять ремонт горных выработок: выемку вспученной почвы и перекрепление без демонтажа рельсового пути и конвейера, размещенных в выработке впереди комплекса, и укладки их на почву позади комплекса уже восстановленной выработки. Эти возможности реализуются наличием двух гидростолов, смонтированных на двусторонней раме и оборудованных приемными направляющими с криволинейными поверхностями, позволяющими плавно укладывать рельсовый путь и конвейер на почву восстановленной выработки. Для приема рельсового пути и конвейера, имеющих различное расстояние между собой, которое зависит от технологии транспортных работ и ширины восстанавливаемой выработки, без значительного изгиба в горизонтальной плоскости гидростолы смонтированы с возможностью поперечного перемещения по двусторонней раме. Кроме того, гидростолы оборудованы гидродомкратами для изменения высоты расположения приемных направляющих. Необходимость изменения высоты гидростолов, а следовательно, подъема или опускания рельсового пути и конвейера связана с толщиной вынимаемого слоя вспученной почвы выработки и диаметра исполнительного органа выемочного комбайна.

В процессе выполнения работ по выемке пород вспученной почвы при наличии значительных деформаций стоек крепи, препятствующих свободному проходу горизонтального участка изогнутого скребкового конвейера, смонтированного на периферии одной из частей двусторонней рамы, а также в зависимости от вида применяемого транспорта вынутой породы по выработке, его горизонтальный и наклонный участки имеют возможность ограниченного поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях при помощи своих гидродомкратов.

Для возведения арочной или рамной крепи, а также замены отдельных деформированных элементов крепи восстанавливаемой выработки и осуществления погрузочно-разгрузочных работ комплекс оснащен телескопически раздвижным с гидрозахватом и механизмом поворота телескопической части крепеустановщиком. Он смонтирован на заднем конце основания основной секции крепи с возможностью ограниченного поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях при помощи двух симметрично расположенных гидродомкратов и кардановых шарниров.

Предлагаемая компоновочная схема комплекса, состоящего из механизированной передвижной шагающей крепи, выемочного комбайна, изогнутого скребкового конвейера, двух гидростолов с направляющими, крепеустановщика и специальной тележки с элементами крепи, позволяет осуществлять механизацию работ по выемке вспученной почвы, транспортировку горной массы, замену деформированных элементов, арок или рам крепи выработки, создать безопасные условия работы и повысить производительность труда при восстановлении сечений подготовленных горных выработок.

Существенными отличиями являются:
1. Комплекс для ремонта горных выработок, включающий механизированную передвижную крепь шагающего типа, комбайн для выемки вспученной почвы, скребковый конвейер, крепеустановщик и тележку с элементами крепи, имеет кинематическую и конструктивную связи между всеми механизмами и оборудованием, входящими в комплекс. Изогнутый скребковый конвейер, состоящий из горизонтального и наклонного участков, смонтирован на двусторонней раме, которая конструктивно связана с механизированной крепью. На переднем горизонтальном участке конвейера смонтирован выемочный комбайн с возможностью перемещения по нему при помощи своего механизма. Перемещение комплекса вдоль восстанавливаемой выработки осуществляется механизированной крепью, состоящей из основной и дополнительной секций. На двусторонней раме дополнительно смонтированы гидростолы, а на основании основной секции крепи размещен крепеустановщик.

2. Механизированная крепь комплекса, состоящая из основной и дополнительной секций, выполненных по разным конструктивным схемам, смонтирована так, что основная секция размещена по продольной оси комплекса. Она состоит из гидростоек распора и жестких основания и перекрытия. Дополнительная секция выполнена в виде отдельных арок или рам, соединенных между собой продольными лыжами и балками, обеспечивающими взаимно направленное перемещение секций. Отдельные арки или рамы состоят из короткого верхняка и двух боковых элементов стоек, соединенных между собой шарнирно. Боковые элементы арок снабжены гидростойками распора двустороннего действия, а боковые части дополнительной секции при снятом распоре имеют возможность ограниченного поворота в перпендикулярном направлении к продольной оси комплекса посредством двух механизмов, состоящих из гидродомкратов и выдвижных плит и смонтированных на двусторонней раме.

3. Механизм перемещения комплекса включает четыре подающих гидродомкрата, два из них симметрично расположены у верхнего перекрытия основной секции механизированной крепи и смонтированы на направляющих балках, конструктивно связанных с короткими верхняками арок или рам дополнительной секции крепи, а два других расположены у нижних концов распорных гидростоек задней арки или рамы дополнительной секции. Они смонтированы на выдвижных плитах механизмов ограниченного поворота боковых частей дополнительной секции и конструктивно связаны с ними.

4. Два гидростола, смонтированные на двусторонней раме комплекса, снабжены приемными направляющими, служащими для приема и перемещения по ним рельсового пути и конвейера. При этом гидростолы смонтированы с возможностью поперечного перемещения по раме с изменением расстояния между их продольными осями и снабжены гидродомкратами для изменения высоты расположения приемных направляющих
5. Изогнутый скребковый конвейер, состоящий из горизонтального и наклонного участков, смонтирован на периферии одной из частей двусторонней рамы с возможностью ограниченного поворота горизонтального и наклонного участков в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно при помощи своих гидродомкратов. При этом на переднем горизонтальном участке размещен выемочный комбайн с возможностью перемещения по нему.

6. Телескопически раздвижной с гидрозахватом и механизмом поворота телескопической части крепеустановщик смонтирован на заднем конце основания основной секции крепи. Ограниченные повороты крепеустановщика в горизонтальной и вертикальной плоскостях осуществляются при помощи симметрично расположенных двух гидродомкратов и кардановых шарниров.

На фиг. 1 представлена общая компоновочная схема предлагаемого комплекса, расположенного в восстанавливаемой выработке в продольном разрезе; на фиг. 2 компоновочная схема комплекса в плане с разрезом в горизонтальной плоскости, расположенного в восстанавливаемой выработке; на фиг.3 поперечный разрез комплекса, расположенного в восстанавливаемой выработке.

На фиг. 1 представлена общая компоновочная схема комплекса для ремонта горных выработок в продольном разрезе выработки, состоящего из механизированной крепи 1, выемочного комбайна 2, служащего для выемки вспученной почвы, изогнутого скребкового конвейера 3, двух гидростолов 4 с приемными направляющими 5, крепеустановщика 6 и тележки 7 с элементами крепи. Механизированная крепь 1 состоит из основной 8 и дополнительной 9 секций. Основная секция 8 имеет жесткие прямые основание 10 и перекрытие 11. Перекрытие 11 опирается на гидростойки 12. Дополнительная секция 9 представляет собой две арки 13, жестко связанные между собой направляющими лыжами 14, которые при перемещении контактируют с арочной крепью восстанавливаемой выработки.

На фиг. 2. представлен вид комплекса в плане. Гидростолы 4 с приемными направляющими 5 смонтированы на двусторонней раме 15 с возможностью поперечного перемещения с целью удобства приема рельсового пути и конвейера в желоба приемных направляющих 5. Изогнутый скребковый конвейер 3 состоит из горизонтального 16 и наклонного 17 участков и смонтирован на периферии правой стороны двусторонней рамы 15. Поворот участка 16 в горизонтальной плоскости осуществляется гидродомкратом 18. Распорные гидростойки 19 двух арок 13 дополнительной секции 9 попарно жестко связаны между собой тягами 20. К тягам 20 шарнирно присоединены штоки нижних подающих гидродомкратов 21, цилиндры которых связаны с тягами скользящим соединением в виде "ласточкиного хвоста", обеспечивающим надежность направленного перемещения. Для улучшения погрузки горной массы при выемке вспученной почвы переходной участок скребкового конвейера 3 снабжен зачистным щитком-лемехом 22. На фиг. 2 изображено два положения горизонтального участка 16 скребкового конвейера 3. Положение I при выемке комбайном 2 вспученной почвы по всей ширине выработки в случае отсутствия деформаций стоек арочной крепи выработки. Положение II при выемке со значительными деформациями стоек крепи, направленных в сторону оси выработки.

На фиг. 3 представлен поперечный разрез комплекса, размещенного в выработке арочной формы. Арки 13 дополнительной секции 9 крепи состоят из трех частей, шарнирно связанных между собой: короткого верхняка 23 и двух боковых элементов 24. Боковые элементы 24 снабжены распорными гидростойками 25 двустороннего действия. Нижние подающие гидродомкраты 21 смонтированы на выдвижных жестких плитах 26, которые перемещаются в направляющих 27 при помощи гидродомкратов 28. Выдвижные плиты 26, направляющие 27 и гидродомкраты 28 смонтированы на двусторонней раме 15, которая присоединена к опорному основанию 10 основной секции крепи 8. Двусторонняя рама 15 имеет дополнительные опоры 29, которые могут быть выполнены в виде опорных лыж или опорных катков. Наклонный участок 17 скребкового конвейера 3 изменяет высоту расположения хвостовой части при помощи гидродомкрата 30. К верхнякам 23 арок 13 жестко присоединены направляющие 31 основной секции крепи 8. На направляющих 31 смонтированы верхние подающие гидродомкраты 32, служащие, так же как и гидродомкраты 21, для направленного перемещения секций крепи методом шагания. Штоки верхних подающих гидродомкратов 32 связаны траверсой 33 с опорным цилиндром 34 передней гидростойки 12 основной секции крепи 8. Опорные цилиндры 34 распорных гидростоек 12 соединены между собой направляющей балкой 35 (фиг. 1), служащей для направленного перемещения верхняков 23 дополнительной секции 9, а также для фиксации положения по высоте при перемещении секции или при повороте боковых элементов 24. На фиг.3 изображено два положения гидростолов 4 с приемными направляющими 5. Положения I и II соответствуют различной толщине вынимаемого слоя вспученной почвы и, следовательно, различным диаметрам исполнительного органа выемочного комбайна.

Принцип работы предлагаемого комплекса следующий.

В исходном положении комплекса секции механизированной крепи 1 расположены в один поперечный ряд, комбайн 2 занимает правое или левое положение на горизонтальном участке 16 скребкового конвейера 3. После снятия распора с основной секции 8 она при помощи четырех подающих гидродомкратов (двух верхних 32 и двух нижних 21) подается вперед на величину захвата исполнительного органа комбайна 2. В процессе перемещения основной секции 8 комбайн 2 производит самозарубку во вспученный слой почвы выработки. Гидростолы 4 при помощи своих направляющих 5 осуществляют поднятие рельсового пути и конвейера над выемочным комбайном 2, осуществляющим разрушение слоя почвы. При перемещении основной секции крепи 8 происходит продвижение по приемным направляющим 5 рельсового пути и конвейера с укладкой их на почву восстановленной выработки позади комплекса. После выполнения самозарубки комбайна 2 основная секция 8 распирается в выработке при помощи своих гидростоек 12. Комбайн 2 производит выемку вспученной почвы по всей ширине выработки. В это же время при помощи крепеустановщика 6 производится замена деформированных элементов арочной крепи выработки. Крепеустановщик 6 позволяет осуществлять съем с тележки 7 исправных элементов или пакетов крепи, а на их место размещать деформированные. В процессе выемки вспученной почвы скребковый конвейер 2 осуществляет транспортировку горной массы по горизонтальному 16 и наклонному 17 участкам с перегрузкой ее на укладываемый конвейер или в вагонетки, подаваемые к комплексу по рельсовому пути. По окончании выемки по всей ширине выработки выемочный комбайн 2 размещается в одном из крайних положений у стенки выработки. Осуществляется снятие распора на дополнительной секции крепи 9, и она при помощи гидродомкратов подачи 21 и 32 подтягивается к основной секции 8. После этого цикл работ повторяется.

Использование: при восстановлении сечений подготовительных горных выработок. Сущность изобретения: комплекс для ремонта горных выработок содержит механизированную передвижную крепь шагающего типа из двух секций, комбайн для выемки вспученных почв, скребковый конвейер, крепеустановщик и тележку с элементами крепи. Скребковый конвейер имеет горизонтальный участок, перпендикулярный продольной оси комплекса, и наклонный участок, параллельный этой оси. На его переднем горизонтальном участке смонтирован комбайн с возможностью перемещения по нему своим ходом. Скребковый конвейер смонтирован на двусторонней раме, на ней же смонтированы гидростолы. Рама связана с механизированной крепью. Последняя может иметь конструктивно различные секции, основная из которых выполнена из гидростоек, жестких основания и перекрытия и расположена по продольной оси комплекса, а дополнительная - из отдельных арок или рам, соединенных между собой продольными лыжами и балками для направленного перемещения. Арки состоят из связанных между собой шарнирно короткого верхняка и двух боковых элементов с гидростойками распора, имеющих возможность ограниченного поворота боковых частей. Механизм продольного перемещения может иметь четыре гидродомкрата, два из которых размещены у верхнего перекрытия основной секции крепи и смонтированы на направляющих балках, прикрепленных к верхнякам арок, а два других расположены у нижних концов распорных гидростоек задней арки дополнительной секции и смонтированы на выдвижных плитах механизмов поворота боковых частей этой секции и связаны с поворотными частями дополнительной секции крепи. Гидростолы могут иметь направляющие для рельсового пути и конвейера, а также возможность поперечного перемещения по раме с изменением расстояния между их продольными осями и высоты расположения направляющих. Участки конвейера могут иметь возможность ограниченного поворота. Крепеустановщик может иметь раздвижной гидрозахват и механизм поворота телескопической части, а также монтироваться на заднем конце основания основной секции с возможностью ограниченного поворота. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Комплекс для ремонта горных выработок, включающий механизированную передвижную крепь шагающего типа, комбайн для выемки вспученной почвы, скребковый конвейер, крепеустановщик и тележку с элементами крепи, отличающийся тем, что скребковый конвейер выполнен изогнутым, состоящим из горизонтального, расположенного перпендикулярно, и наклонного, расположенного параллельно продольной оси комплекса, участков и на его переднем горизонтальном участке смонтирован выемочный комбайн с возможностью перемещения по нему посредством своего механизма, при этом скребковый конвейер смонтирован на двусторонней раме, на которой дополнительно смонтированы гидростолы, а рама конструктивно связана с механизированной крепью, состоящей из основной и дополнительной секций, и на основании основной секции смонтирован крепеустановщик. 2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что механизированная крепь, состоящая из основной и дополнительной секции, выполнена конструктивно различной, при этом основная секция расположена по продольной оси комплекса и состоит из гидростоек распора и жестких основания и перекрытия, а дополнительная выполнена в виде отдельных арок или рам, соединенных между собой продольными лыжами и балками для направленного перемещения, и каждая из арок состоит из связанных между собой шарнирно короткого верхняка и двух боковых элементов, снабженных гидростойками распора, с возможностью ограниченного поворота боковых частей дополнительной секции в перпендикулярном направлении к продольной оси комплекса при помощи двух механизмов, состоящих из гидродомкратов и выдвижных плит и смонтированных на двусторонней раме. 3. Комплекс по пп.1 и 2, отличающийся тем, что механизм продольного перемещения комплекса включает четыре подающих гидродомкрата, два из которых симметрично размещены у верхнего перекрытия основной секции крепи и смонтированы на направляющих балках, которые прикреплены к коротким верхнякам арок дополнительной секции крепи, а два других расположены у нижних концов распорных гидростоек задней арки дополнительной секции и смонтированы на выдвижных плитах механизмов поворота боковых частей этой секции и конструктивно связаны с поворотными частями дополнительной секции крепи. 4. Комплекс по пп.1 3, отличающийся тем, что два гидростола, смонтированные на двусторонней раме, снабжены приемными направляющими для размещения и перемещения по ним рельсового пути и конвейера, при этом гидростолы смонтированы с возможностью поперечного перемещения по раме с изменением расстояния между их продольными осями, а также изменения высоты расположения приемных направляющих. 5. Комплекс по пп.1 4, отличающийся тем, что изогнутый скребковый конвейер, состоящий из горизонтального и наклонного участков, смонтирован на периферии одной из частей двусторонней рамы с возможностью ограниченного поворота горизонтального и наклонного участков посредством своих гидродомкратов в горизонтальной и вертикальной плоскостях. 6. Комплекс по пп.1 5, отличающийся тем, что телескопически раздвижной с гидрозахватом и механизмом поворота телескопической части крепеустановщик смонтирован на заднем конце основания основной секции крепи с возможностью ограниченного поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях при помощи двух симметрично расположенных гидродомкратов и карданных шарниров.