СИСТЕМА ГОРНОПРОХОДЧЕСКИХ МАШИН Российский патент 2000 года по МПК E21D13/04 E21D9/10 E21D9/12 E21F13/00 

Изобретение относится к горному делу. Разработано для механизации процессов при проведении горизонтальных, наклонных и восстающих горных выработок прямоугольной, трапециевидной и арочной форм.

При проведении горных выработок затраты времени на бурение шпуров по забою достигает 30 и более процентов продолжительности проходческого цикла, а затраты времени на крепление выработок составляют 20-25%. Значительные затраты времени на бурение шпуров объясняются тем, что эта операция в большинстве случаев выполняется съемными бурильными машинами, а при использовании шахтных бурильных установок необходимы затраты времени на замену оборудования в призабойной части выработок. Выполнение работ по возведению рамной крепи (деревянной или металлической) осуществляется в основном с применением ручного труда или с использованием переносных подъемных приспособлений, подвесных или напочвенных крепеустановщиков. Крепление выработок анкерной крепью возможно с использованием переносных буровых станков или бурильных установок, а также специальных дополнительных устройств для закрепления анкеров в шпурах. При этом выполнение этих операций также связано с дополнительными затратами времени на замену оборудования в призабойной части выработок. Необходимо отметить, что выполнение этих работ по времени, как правило, не совмещается с другими операциями проходческого цикла.

Из вышеизложенного следует, что применение отдельных механизмов, машин и установок для механизации бурения шпуров по забою и под анкеры позволяет облегчить труд проходчиков и сократить время на выполнение этих операций за счет увеличения производительности. Однако, последовательное их чередование за погрузкой взорванной горной массы или с перерывами выполнения одной операции для производства другой не дает значительного сокращения продолжительности проходческого цикла. Кроме того, при проведении выработок буровзрывным способом необходимо возводить временную (защитную) крепь в зоне работы людей, что также требует затрат времени. В этой связи конечная эффективность процесса бурения шпуров по забою и под анкеры, а также крепления горной выработки в проходческом цикле определяется возможностями сопряжения этой части оборудования с погрузочно-транспортной частью.

В проходческих буровзрывных комплектах (Прогрессивные технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах. Альбом. М., ИГД им. А.А. Скочинского, 1979, - с. 245), кроме основной машины - погрузочной имеются бурильная установка, подвесной или наземный крепеустановщик, прицепной перегружатель и т. д. В процессе проведения выработок необходимо производить замену машин и оборудования в призабойной части выработки. Основным недостатком компоновок рассматриваемых комплектов является сравнительно большая продолжительность выполнения вспомогательных операций, в результате чего увеличивается продолжительность проходческого цикла и снижаются темпы проведения выработок.

Известны буровзрывные проходческие комплекты, которые позволяют сократить затраты времени на выполнение операции погрузки горной массы. Особенностью рассматриваемых комплектов является то, что для погрузки горной массы используется параллельная работа двух погрузочных машин (Погрузочные машины в горной промышленности. / В.Д. Ерейский, О.П. Иванов, А.С. Логвинов и др. Новочеркасск, НПИ, 1978, - с. 13, с. 16, рис. 2, 8, б). Недостатки указанных комплектов: последовательность выполнения операций проходческого цикла - погрузка горной массы, затем крепление выработки с последующим бурением шпуров; невозможность проведения операций во время проветривания выработок. Кроме перечисленных недостатков в комплекте не предусмотрена надежная защита рабочего призабойного пространства от возможных выпадений кусков породы или обрушения значительных масс кровли выработки.

Наиболее близким по общей схеме компоновки и технологической схеме проведения и транспортировки горной массы по проводимой выработке является комплект горнопроходческого оборудования (Техника и технология горноподготовительных работ в угольной промышленности / Под ред. Э.Э. Нильвы. - М.: Недра, 1991, - с. 212). Рассматриваемый комплект оборудования состоит из бурильной установки, погрузочной машины периодического действия и проходческого конвейера. Погрузка горной массы производится ковшовой погрузочной машиной, которая работает в погрузочно-доставочном режиме. Машина осуществляет доставку и погрузку горной массы на постоянный ленточный или скребковый конвейер, расположенный на расстоянии отброса породы от забоя и удлиняемый по мере его подвигания. Ковшом машины производят подчистку почвы, при этом полностью исключается тяжелый ручной труд по зачистке выработки и расштыбовке транспортных коммуникаций. Погрузочную машину используют также для доставки элементов крепи, затяжки рам с забутовкой закрепного пространства. Стойки и верхняки арок навешивают на специальные боковые кронштейны машины, а затяжку и метизы укладывают в ковш. Подъем и установку верхняка производят с помощью ковша машины, на котором предварительно закрепляют специальное приспособление с шарниром, обеспечивающим правильное положение верхняка, соответствующее установленным стойкам и направлению выработки. Погрузочная машина и бурильная установка разминовываются в свободной незагроможденной оборудованием призабойной зоне.

К недостаткам этого комплекта следует отнести следующее:
1. Отсутствие у конвейера жесткого става, что не позволяет расположить на нем какое-либо оборудование, т.е. пространство над конвейером остается неиспользованным.

2. Невозможность совмещения операции погрузки горной массы с проветриванием выработки, т.к. конструкции конвейера не позволяет осуществлять работу в режиме взрывонавалки, что приводит к дополнительным затратам времени на последовательное выполнение этих операций.

3. Неполная механизация возведения анкерной крепи, т.к. использование погрузочной машины для доставки и подъема верхняков не избавляет от необходимости использования тяжелого ручного труда при анкеровании и установке крепи.

4. Необходимость операций по обмену оборудования в забое, что приводит к дополнительным затратам времени на разминовку машин.

5. Удаленность конвейера от забоя, что требует дополнительных затрат времени на доставку взорванной горной массы от штабеля до конвейера.

6. Отсутствие средств механизации заряжания и запыжовки шпуров, что приводит к дополнительным затратам ручного труда проходчиков.

7. Использование погрузочной машины для доставки элементов крепи и крепления выработки, что приводит к дополнительным затратам времени на последовательное выполнение операций погрузки и крепления, т.к. исключается возможность их совмещения.

Целью настоящего изобретения является увеличение производительности труда, повышение темпов проходки и уровня механизации работ при проведении горизонтальных, наклонных и восстающих горных выработок буровзрывным способом.

Эти цели достигаются путем применения системы горнопроходческих машин, обеспечивающей совмещение операций погрузки горной массы, бурения шпуров под анкеры или по забою и возведения анкерной или полурамно-анкерной крепи с затяжкой, а также совмещение погрузки и проветривания выработки. Кроме того предлагаемая система горнопроходческих машин позволяет механизировать операцию крепления и исключить операции по обмену оборудования в проводимой выработке, а также механизировать заряжание и запыжовку шпуров.

Согласно изобретению, поставленные цели достигаются тем, что система горнопроходческих машин состоит из подсистем отделения горной массы, уборки горной массы и закрепления образовавшегося пространства и отличается тем, что подсистемы отделения и уборки горной массы выполнены в виде буропрогрузочных модулей, включающих самоходные погрузочные машины периодического действия с навесным бурильным оборудованием, бурильного модуля, напочвенного призабойного скребкового перегружатели с жестким ставом и устройства для обмена вагонеток, а подсистема закрепления образовавшегося пространства выполнена в виде монорельсовой платформы с грузоподъемным устройством, кассет с затяжкой и установочных вилок с верхняками крепи.

Призабойный скребковый перегружатель расположен по оси выработки, а буропогрузочные модули располагаются симметрично относительно перегружателя, что обеспечивает их безманевровую работу.

Бурильный модуль расположен на призабойном перегружателе с возможностью перемещения его става при помощи своего механизма и выполняется в виде самоходной базовой опорной рамы со смонтированными на ней бурильными машинами, кассетами с затяжкой и установочными вилками с верхняками крепи.

Монорельсовая платформа с грузоподъемным устройством смонтирована с возможностью перемещения по направляющей балке, закрепленной за верхняк арочной крепи или анкерные стержни по оси выработки, и предназначена для выполнения монтажно-демонтажных работ, работ по заряжанию и запыжовке шпуров и работ по креплению проводимой выработки, что дает возможность совмещения операций погрузки и крепления и тем самым позволяет сократить время проходческого цикла.

Призабойный скребковый перегружатель имеет клиновой погрузочный модуль, позволяющий работать в режиме взрывонавалки, что дает возможность начать уборку горной массы из забоя до окончания времени проветривания выработки. Перегружатель имеет механизм самопередвижки и не нуждается в постоянном наращивании.

Совмещение операций по погрузке горной массы и бурению шпуров под анкеры или по забою осуществляется за счет того, что погрузка производится клиновым погрузочным носком перегружателя и ковшовыми исполнительными органами буропогрузочных модулей, а бурение шпуров - бурильным модулем и бурильным оборудованием буропогрузочных модулей. Все вышеперечисленное оборудование находится в выработке и имеет возможность совмещать свои функции во времени и пространстве.

Одновременно с погрузкой горной массы и бурения шпуров осуществляется возведение полурамно-анкерной крепи с металлической сетчатой или стеклотканевой затяжкой при помощи крепемонтажного оборудования. Кассеты с затяжкой размещены на базовой опорной раме бурильного модуля, а грузоподъемное устройство - на монорельсовой платформе. На базовой раме бурильного модуля в установочных вилках размещены верхняки крепи, которые поочередно, посредством грузоподъемного устройства снимаются, а затем перемещаются вдоль оси выработки и поднимаются к кровле, при этом они поджимают затяжку и устанавливаются на предварительно закрепленные анкеры.

Перегружатель имеет приподнятую хвостовую часть, под которой расположена насосная группа, включающая в себя насочную станцию, маслобак и т.д., а рядом, соосно с перегружателем, находится устройство по обмену вагонеток, представляющее собой рельсовый путь с развилками и запасной веткой.

Предлагаемая система горнопроходческих машин позволяет достигнуть высокого уровня механизации всех операций проходческого цикла, увеличения производительности труда и повышения темпов проходки подготовительных выработок.

Существенными отличиями являются:
1. Система горнопроходческих машин для проведения горизонтальных, наклонных и восстающих выработок буровзрывным способом состоит из подсистем отделения и уборки горной массы и закрепления образовавшегося пространства. Подсистемы отделения и уборки горной массы выполнены в виде буропогрузочных модулей, бурильного модуля, напочвенного призабойного скребкового перегружателя и устройства для обмена вагонеток, а подсистема закрепления образовавшегося пространства выполнена в виде монорельсовой платформы с грузоподъемным устройством, кассет с затяжкой и установочных вилок с верхняками крепи.

2. Буропогрузочные модули располагаются симметрично относительно перегружателя, который расположен по оси выработки.

3. Бурильный модуль выполняется в виде самоходной базовой опорной конструкции со смонтированными на ней двумя бурильными машинами, кассетами с затяжкой и установочными вилками с верхняками крепи, которая располагается на призабойном перегружателе с возможностью перемещения вдоль его става при помощи своего механизма.

4. Монорельсовая платформа с грузоподъемным устройством смонтирована с возможностью перемещения по направляющей балке, закрепленной за верхняк крепи или анкерные стержни по оси выработки, и предназначена для выполнения работ по креплению выработки, монтажно-демонтажных работ и работ по заряжанию и запыжовке шпуров.

5. Призабойный перегружатель имеет клиновой погрузочный модуль, позволяющий осуществлять работу в режиме взрывонавалки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена компоновочная схема системы горнопроходческих машин; на фиг. 2 - компоновочная схема системы горнопроходческих машин (вид в плане); на фиг. 3 - расположение оборудования системы в выработке по разрезу А-А фиг. 1; на фиг. 4 - расположение оборудования системы в выработке по разрезу Б-Б фиг. 1.

Система горнопроходческих машин для проведения горизонтальных, наклонных и восстающих горных выработок буровзрывным способом состоит из подсистем отбойки, уборки горной массы и закрепления образовавшегося пространства. Подсистемы отделения и уборки горной массы состоят из буропогрузочных модулей 1, бурильного модуля 2, призабойного перегружателя 3 с клиновым погрузочным модулем 4 и устройства для обмена вагонеток 5. Буропогрузочные модули 1 включают в себя самоходные погрузочные машины 6 с навесным бурильным оборудованием 7. Подсистема закрепления образовавшегося пространства представляет собой монорельсовую платформу с грузоподъемным устройством 8, кассеты 9 с затяжкой и установочные вилки 10 с размещенными в них верхняками 11 крепи Бурильный модуль 2 состоит из самоходной базовой опорной рамы 12, бурильных машин 13, кассет 9 с затяжкой и установочных вилок 10 с верхняками 11 крепи. Бурильный модуль 2 располагается на призабойном перегружателе 3 с возможностью перемещения вдоль его става.

Монорельсовая платформа с грузоподъемным устройством 8 перемещается по направляющей балке 14, закрепленной за верхняк крепи 15. Клиновой погрузочный модуль 4 призабойного перегружателя 3 позволяет работать в режиме взрывонавалки.

Принцип работы предлагаемой системы горнопроходческих машин следующий:
После окончания работ по обуриванию забоя буропогрузочные 1 и бурильный 2 модули отводятся от забоя на безопасное расстояние, а монорельсовая платформа с грузоподъемным устройством 8 подводится к забою и производят заряжание и запыжовку шпуров. Призабойный скребковый перегружатель 3, вместе с клиновым погрузочным модулем 4, подтягивается к забою для подготовки к взрывонавалке. В процессе заряжания шпуров BB на установочные вилки 10 устанавливают верхняки 11 крепи, а в кассеты 9 помещают затяжку. После заряжания шпуров монорельсовая платформа 8 отводится от забоя на безопасное расстояние.

После взрывных работ, во время проветривания выработки, призабойный перегружатель 3, посредством клинового погрузочого модуля 4 начинает уборку горной массы из забоя. По окончании времени проветривания в работу вступают буропогрузочные модули 1 и производят уборку горной массы посредством погрузки ее ковшовыми исполнительными органами на перегружатель 3, который транспортирует массу по проводимой выработке и перегружает ее в вагонетки 16, подводимые под хвостовую часть перегружателя 3.

По мере обнажения кровли, бурильные машины 13 бурильного модуля 2 устанавливаются в положение "бурение шпуров под анкеры" и производят бурение ряда шпуров.

Одновременно с производством работ по выгрузке горной массы из забоя, бурению шпуров под анкеры и установкой анкерной крепи производится возведение постоянной полурамно-анкерной крепи с затяжкой при помощи грузоподъемного устройства 8 и кассет 9 с затяжкой. При этом снятые с установочных вилок 10 верхняки 11 крепи при помощи грузоподъемного устройства 8, подхватывая затяжку, надеваются на ранее закрепленные анкеры. Эти работы при выполнении проходческого цикла повторяются несколько раз.

Перед завершением погрузки породы, когда обнажается верхняя часть забоя, бурильные машины 7 буропогрузочных модулей 1 подаются вперед и приступают к выполнению операции "бурение шпуров по забою". По окончании процесса крепления выработки, бурильный модуль 2 подводится к забою и его бурильные машины 13 также приступают к выполнению операции "бурение шпуров по забою". После окончания операции по обуриванию забоя цикл работ по проведению горной выработки повторяется. Наращивание рельсового пути может проводиться в ремонтно-подготовительную смену.

Изобретение относится к горному делу. Оно предназначено для повышения производительности труда, увеличения темпов проходки и уровня механизации работ при проведении горизонтальных, наклонных и восстающих горных выработок буровзрывным способом. Система горнопроходческих машин состоит из подсистем отделения горной массы, уборки горной массы и закрепления образовавшегося пространства. Подсистемы отделения и уборки горной массы выполнены в виде буропогрузочных модулей, включающих в себя самоходные погрузочные машины периодического действия с навесным бурильным оборудованием, бурильного модуля, напочвенного призабойного с жестким ставом перегружателя с клиновым погрузочным модулем. Подсистема закрепления образовавшегося пространства выполнена в виде монорельсовой платформы с грузоподъемным устройством, смонтированной с возможностью ведения работ по креплению, монтажу и демонтажу, заряжанию и запыжовке шпуров при перемещении по направляющей балке, закрепленной за анкерные стержни или верхняк арочной крепи соосно с выработкой, а также кассет с затяжкой и установочных вилок с верхняками крепи, смонтированных на бурильных модулях, буропогрузочные модули располагаются симметрично относительно призабойного перегружателя, установленного соосно с выработкой и имеющего жесткий став для перемещения по нему бурильного модуля при помощи своего механизма. 4 ил.

Система горнопроходческих машин, состоящая из подсистем отделения горной массы, уборки горной массы и закрепления образовавшегося пространства, отличающаяся тем, что подсистема отделения горной массы состоит из бурильных машин буропогрузочных модулей, представляющих собой погрузочные машины с навесным бурильным оборудованием и бурильных машин бурильного модуля, выполненного в виде самоходной базовой опорной рамы со смонтированными на ней бурильными машинами, подсистема уборки горной массы состоит из погрузочных машин буропогрузочных модулей и перегружателя, имеющего клиновой погрузочный носок, позволяющий осуществлять работу в режиме взрывонавалки, причем буропогрузочные модули располагаются симметрично относительно перегружателя, установленного соосно с выработкой и имеющего жесткий став, предназначенный для перемещения по нему бурильного модуля при помощи своего механизма, а подсистема закрепления образовавшегося пространства выполнена в виде монорельсовой платформы с грузоподъемным устройством, смонтированной с возможностью выполнения работ по креплению выработки, монтажно демонтажных работ и работ по заряжанию и запыжовке шпуров при перемещении по направляющей балке, закрепленной за анкерные стержни или верхняк арочной крепи соосно с выработкой, а также кассет с затяжкой и установленных вилок с верхняками крепи, смонтированных на бурильном модуле.