УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ПРОХОДЧЕСКИЙ АГРЕГАТ Российский патент 2001 года по МПК E21C27/24 E21D9/10 E21D9/12 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для механизации проведения горных выработок и добычных работ.

Известен горный комбайн (а.с. СССР N 1712599, опубл. 1992 г.), где отбойка, погрузка и доставка совмещены в один процесс от одного привода за счет выполнения только стрелы комбайна в виде трубы с отбойным органом в виде шнековой фрезы, передний конец которой оснащен шнековым отбойным органом, при этом дальнейшая транспортировка до штрековых транспортных средств в пределах длины комбайна ведется традиционным способом, в частности конвейером, применение которого исключает универсального применения горного комбайна, ограничивает его область применения по углам наклона выработки. Шнековая фреза и шнековый отбойный орган, размещенные в трубе стрелы с попеременными выдвижными щитками, имеют ограниченную область применения по разрушению крепких пород, погрузки и транспортировки горной массы. Не решен вопрос пылеподавления. Размещение привода соосно в конце трубы обуславливает разгрузку горной массы только в лоток трубы - стрелы комбайна. Совмещение транспортировки и отбойки через общий шнековый вал не обеспечивает опережающей производительности транспортных средств относительно средств отбойки, что затрудняет отбойку горной массы из-за накопившейся отбитой горной массы в забое выработки. Требуются холостые движения рабочего органа только для погрузки горной массы. В целом комбайн имеет ограниченную область применения, малопроизводителен и предназначен для проходки спасательных каналов, при этом исключается применение гидропневмотранспорта.

Известен исполнительный орган проходческого комбайна (а. с. СССР N 1726742, опубл. 1992 г), где опорный узел выполнен в виде зубчатого колеса, установленного на внутренней поверхности корпуса шнека и входящего в зацепление с промежуточными шестернями. Такое расположение опорного узла препятствует выходу горной массы вдоль шнека до штрековых транспортных средств. Горная масса разгружается в пределах забоя с использованием в дальнейшем известных погрузочных средств, например нагребных лап.

Трубчатая опора используется лишь как база для лопастей шнека, размещенных внутри корпуса шнека, и для цельного приводного вала с забурником, при этом резцовая коронка крепится забурником и снабжена лопастями шнека, которые размещены на наружной поверхности и выполнены в виде отдельно набранных пластин. Выступающие консоли пластин выполнены с режущей кромкой, эквидистантной к прорези в корпусе шнека. Такое выполнение исполнительного органа имеет узкую область применения, только для селективной выемки угля, причем легко разрушаемого, т.к. спиралевидные режущие кромки должны снимать стружку одновременно по всей спирали, что создает значительные усилия на резание угля с малоэффективной отбойкой. Передача объединенных усилий резания, транспортировки только через цельный центральный вал создают в нем критические нагрузки на скручивание вала, что не позволяет производить выемку угля на значительную глубину, что определило малоэффективность рабочего органа и при извлечении, например, угля. Отбитое полезное ископаемое (уголь) поступает через прорезь во внутреннюю полость корпуса шнека, где под действием лопастей транспортируется и в пределах отбойного рабочего органа до стрелы выгружается через окно на нагребающий механизм. Вопросы пылеподавления не решены, исключается применение гидропневмотранспорта. Таким образом, известный исполнительный орган проходческого комбайна имеет ограниченную область применения, только для селективной выемки полезного ископаемого.

Известны способы удаления грунта циркулирующим потоком воды (заявка Японии N 48-28216, опубл. 1973 г) или с помощью сжатого воздуха (заявка Японии N 48-11625, опубл. 1973 г).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является проходческий агрегат Н.Г.Черных (а.с. N 787640, Бюл. N 46, 1980), включающий отбойно-погрузочный орган с входными окнами, стрелу исполнительного органа с центральным полым валом и разнесенными приводами, поворотные устройства исполнительного органа и агрегата в виде сфер, подвижный корпус, который выполнен полым в виде непрерывной серии полых частей, снабженных гидропневмотранспортирующими устройствами в виде гидропневмоэлеваторов, распорно-шагающий механизм передвижения (прототип).

Недостатком этого агрегата является то, что происходит заштыбовывание горной массой серии полых частей с гидропневмотранспортирующими устройствами в пределах агрегата, особенно в загрузочной части при полном ее погружении в отбитую горную массу и только гидротранспортное перемещение по горным выработкам, исключается, где это возможно, применение традиционного транспорта (конвейер, вагон, скип, бадья), что ограничивает область применения агрегата в целом.

Задачей изобретения является повышение эффективности гидропневмотранспортирующих устройств агрегата с различными видами транспортных средств по горным выработкам с минимальной запыленностью, увеличение области применения и обеспечение полноты погрузки из забоя выработки.

Для решения поставленной задачи универсальный проходческий агрегат включает отбойно-погрузочный орган с входными окнами, стрелу исполнительного органа с центральным полым валом и разнесенными приводами, поворотные устройства исполнительного органа и агрегата в виде сферических опор, подвижный корпус с механизмом передвижения, которые выполнены полыми в виде непрерывной серии полых частей, снабженных гидропневмоэлеваторами, при этом непрерывная серия полых частей с гидропневмотранспортирующими устройствами снабжена шнековым конвейером, передняя секция которого расположена в полом центральном валу рабочего и отбойно-погрузочного органа, задняя приводная секция расположена в полости подвижного корпуса с механизмом передвижения, снабженного выпускными окнами на выходе горной массы к средствам для ее дальнейшей транспортировки по горной выработке, причем смежные секции шнекового конвейера взаимосвязаны в местах поворотных устройств исполнительного органа и агрегата соединениями Гука, расположенными в центре сфер поворотных устройств, выполняя функции расштыбовщика при гидропневмотранспорте или самостоятельного шнекового конвейера как вида транспорта.

Выпускные окна подвижного корпуса с механизмом передвижки снабжены патрубками для взаимосвязи с приемными устройствами различных транспортных и пылеотсасывающих средств по горной выработке.

При варианте использования агрегата с погрузочным устройством, например, в виде приемного стола с нагребающими лапами передняя секция шнекового конвейера, расположенная в полости центрального вала исполнительного органа, снабжена автономным приводом.

На фиг. 1 изображен предлагаемый агрегат, вид сбоку; на фиг. 2 - проходческий комбайн, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид в плане; на фиг. 4 - исполнительный орган, вид в плане.

Агрегат (фиг. 1) состоит из отбойно-погрузочного органа 1 с входными окнами 2, стрелы 3 исполнительного органа с центральным полым валом и с разнесенными приводами 4, поворотных устройств в виде сферических опор 5, 6 исполнительного органа и агрегата, подвижного корпуса 7, который выполнен полым в виде непрерывной серии полых частей 8, 9, 10 с пневмогидротранспортирующими устройствами в виде пневмогидроэлеваторов, расположенных в полостях 9, 10 (на чертежах не показано) с подводом воды или воздуха к ним через гидропневмопроводы 24, секционного шнекового конвейера 11, 12, 13, из которых передняя секция расположена в загрузочной части 14, которая в свою очередь расположена в отбойно-погрузочном органе 1, задняя приводная секция 15 с выпускными окнами 16 для горной массы и 17 для отсоса пыли расположены в подвижном корпусе 7 при варианте использования агрегата с традиционным транспортом, например телескопическим ленточным конвейером, концевая головка 18 которого взаимосвязана с агрегатом узлом связи 19.

При способе транспортировки горной массы по горным выработкам воздухом используются трубопроводы для подачи воздуха 20 и транспортировки горной массы воздухом 21 (показано условно).

При способе транспортировки водой по горным выработкам используется подводящий трубопровод 22 (показано условно) и отводящий 21.

Валы секций шнекового конвейера 11, 12, 13 взаимосвязаны соединениями Гука 23, расположенными в центре сфер поворотных устройств 5 и 6.

Комбайн (фиг. 2, 3, 4), например, с гусеничным механизмом передвижения 25 имеет стреловидный исполнительный орган с полым центральным валом, содержащий отбойно-погрузочный орган 1, приемный стол 26 с нагребающими лапами, раму 27 комбайна.

Полость центрального вала исполнительного органа, включая отбойно-погрузочный орган, снабжена передней секцией шнекового конвейера 11 с выпускным окном 16 и автономным приводом 28. Шнековый конвейер проходит внутри полого центрального вала стрелы 3 и корпуса 7 (фиг. 4). При совместном использовании отбойно-погрузочного органа со шнековым конвейером и приемным столом с нагребающими лапами выгрузка горной массы производится на центральный конвейер 29.

Работа проходческого агрегата со шнековым конвейером и пылеотсосом происходит следующим образом. Включается в работу шнековый конвейер с приводом 15 (фиг. 1), в загрузочной части 14 конвейер загружается отбитой и частично раздробленной горной массой, которая транспортируется секциями шнекового конвейера до выпускного окна 16, где самотеком направляется, например, на концевую головку 18 конвейера, расположенного в горной выработке за агрегатом, В частности, принят телескопический ленточный конвейер, концевая головка которого взаимосвязана с подвижным корпусом агрегата 7, передвигаясь вместе. Пыль из забоя вместе с горной массой засасывается через входные окна 2 отбойно-погрузочного органа 1 и транспортируется через серию полых частей 8, 9, 10 по верху шнекового конвейера, свободного от горной массы, до выходного окна 17, соединенного с пылеотсасывающей установкой (на чертеже не показана). Таким образом, горная масса обеспыливается и при дальнейшей транспортировке в открытых транспортных средствах образование пыли минимальное, конструктивный зазор между винтом шнекового конвейера и корпусом обеспечивает свободное протягивание пыли, которая собирается как промпродукт.

Работа проходческого агрегата при пневмогидротранспорте, когда при выемке нижней полосы отбойно-погрузочный орган погружается полностью в ранее отбитую горную массу, входные окна 2 перекрываются, создается вакуум в гидропневмотранспортирующей системе, транспортировка воздухом становится невозможной в полом центральном валу исполнительного органа, погрузка выполняется загрузочной частью 14 шнекового конвейера вместе с отбойно-погрузочным органом 1, в этом случае шнековый конвейер при гидропневмотранспорте выполняет функции расштыбовщика.

На горных предприятиях, где развита пневмоэнергия, транспортировка горной массы производится воздухом, к выходному окну 16 шнекового конвейера подсоединяется подводящий 20 и отводящий 21 трубопроводы, часть воздуха направляется в пневмоэжекторы, расположенные в корпусах агрегата (на чертежах не показано), через пневмопроводы 24. Выходное окно 17 для отсоса пыли при таком способе транспортировки закрыто. Пневмоэжекторы выполняют функция пылеотсоса и пневмотранспорта совместно с шнековым конвейером. На предприятиях с гидротранспортом вместо воздуха используется вода, при работе гидроэжекторов агрегата также создается разрежение и засасывание угля и пыли. Погрузка горной массы и транспортировка до транспортных средств производится аналогично, к выходным окнам подсоединяются подающий воду 22 и отводящий воду с горной массой (суспензией) 21 трубопроводы. Пыль локализуется первым гидроэжектором в полости 9 и, смоченная, осевшая, транспортируется вместе с горной массой.

Комбайн с погрузочным устройством (фиг. 2, 3, 4) работает следующим образом.

Отбойно-погрузочный орган 1 перемещается в вертикальной и горизонтальной плоскости вдоль забоя, разрушая, дробя массив, загружая часть отбитой горной массы через входные окна на шнековый конвейер, который транспортирует горную массу до выпускного окна 16, затем на центрально расположенный конвейер 29. Основная часть отбойной горной массы грузится нагребными лапами в пределах их технических возможностей. При предельных углах наклона выработки затрудняется погрузка горной массы снизу вверх через приемный стол 26 нагребающими лапами (горная масса "кипит" на скребковом конвейере), в этих случаях основная выгрузка из забоя горной массы производится отбойно-погрузочным органом и транспортировка шнековым конвейером с разгрузкой на горизонтальную часть скребкового конвейера на раме комбайна или непосредственно в штрековые транспортные средства. Отбитая горная масса за пределами ширины приемного стола также выбирается от бортов выработки путем подачи отбойно-погрузочным органом на шнековый конвейер, включая приямки для крепи и водосточные канавки.

При обеспечении опережающей производительности по погрузке и транспортировке горной массы со шнековым конвейером относительно отбойки рабочим органом отпадает необходимость в нагребающих лапах, в этом случае приемный стол используется для зачистки почвы горной выработки, при малых углах проведения выработки в приемном столе и центральном конвейере необходимость отпадает и функции транспортировки выполняет шнековый конвейер до известных транспортных штрековых средств.

Таким образом, оснащение стреловидных рабочих органов, отбойно-погрузочными органами в комплексе с шнековым конвейером увеличивает область применения известных комбайнов по углам наклона выработки сверху вниз, обеспечивает зачистку почвы выработки у ее бортов за пределами приемного стола, обеспечивает выгрузку пульпы, образующейся при остановке забоя и накоплении воды (когда проходка ведется сверху вниз в обводненных грунтах), появляется возможность на ныне выпускаемых серийных комбайнах исключить нагребающие лапы как узел, работающий в трудных условиях и высокоаварийный, а приемный стол использовать для зачистки почвы выработки, направлении горной массы на центрально расположенный конвейер и как опору для устойчивости комбайна.

Оснащение проходческих агрегатов с пневмогидротранспортными устройствами шнековым конвейером, состоящим из секций, соединенных соединениями Гука, обеспечит бесперебойность транспортировки горной массы, увеличит эффективность погрузки и расширит область применения с использованием различных видов транспорта по горным выработкам.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для проведения горных выработок. Задачей изобретения является эффективная погрузка горной массы с критических точек забоя по условиям погрузки, обеспечения возможности применения агрегата с различными видами транспорта по горным выработкам, исключение заштыбовки, закупорки горной массой гидротранспортирующих устройств в пределах агрегата. Универсальный проходческий агрегат включает отбойно-погрузочный орган с входными окнами, стрелу исполнительного органа с центральным полым валом и разнесенными приводами, поворотные устройства исполнительного органа и агрегата в виде сферических опор, подвижный корпус с механизмом передвижения, который выполнен полым в виде непрерывной серии полых частей, снабженных гидропневмоэлеваторами. Непрерывная серия полых частей с гидропневмотранспортирующими устройствами снабжена шнековым конвейером, передняя секция которого расположена в полом центральном валу рабочего и отбойно-погрузочного органа, задняя приводная секция расположена в полости подвижного корпуса с механизмом передвижения, снабженного выпускными окнами на выходе горной массы к средствам для ее дальнейшей транспортировки по горной выработке. Смежные секции шнекового конвейера взаимосвязаны в местах поворотных устройств исполнительного органа и агрегата соединениями Гука, расположенными в центре сфер поворотных устройств, выполняя функции расштыбовщика при гидропневмотранспорте или самостоятельного шнекового конвейера как вида транспорта. Выпускные окна подвижного корпуса с механизмом передвижения могут быть снабжены патрубками для взаимосвязи с приемными устройствами различных транспортных и пылеотсасывающих средств по горной выработке. При использовании агрегата с погрузочным устройством, например, в виде приемного стола с нагребающими лапами передняя секция шнекового конвейера, расположенная в полости центрального вала исполнительного органа, может быть снабжена автономным приводом. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Универсальный проходческий агрегат, включающий отбойно-погрузочный орган с входными окнами, стрелу исполнительного органа с центральным полым валом и разнесенными приводами, поворотные устройства исполнительного органа и агрегата в виде сферических опор, подвижный корпус с механизмом передвижения, который выполнен полым в виде непрерывной серии полых частей, снабженных гидропневмоэлеваторами, отличающийся тем, что непрерывная серия полых частей с гидропневмотранспортирующими устройствами снабжена шнековым конвейером, передняя секция которого расположена в полом центральном валу рабочего и отбойно-погрузочного органа, задняя приводная секция расположена в полости подвижного корпуса с механизмом передвижения, снабженного выпускными окнами на выходе горной массы к средствам для ее дальнейшей транспортировки по горной выработке, причем смежные секции шнекового конвейера взаимосвязаны в местах поворотных устройств исполнительного органа и агрегата соединениями Гука, расположенными в центре сфер поворотных устройств, выполняя функции расштыбовщика при гидропневмотранспорте или самостоятельного шнекового конвейера как вида транспорта. 2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что выпускные окна подвижного корпуса с механизмом передвижения снабжены патрубками для взаимосвязи с приемными устройствами различных транспортных и пылеотсасывающих средств по горной выработке. 3. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что при варианте иcпoльзования агрегата с погрузочным устройством, например, в виде приемного стола с нагребающими лапами, передняя секция шнекового конвейера, расположенная в полости центрального вала исполнительного органа, снабжена автономным приводом.