ПРОХОДЧЕСКИЙ АГРЕГАТ Российский патент 2003 года по МПК E21D9/10 E21C27/16 

Изобретение относится к горному делу, в частности к механическому способу разрушения массива в забое при проведении горных выработок полным сечением по углю, или по углю с небольшой присечкой пород, и может найти применение в угольной и горнорудной промышленности.

Известны устройства для разрушения массива в забоях подготовительных выработок механическим способом под общим названием - проходческие комбайны. По способу обработки забоя исполнительными органами различают комбайны избирательного действия с последовательной обработкой площади забоя и комбайны бурового действия, одновременно обрабатывающие всю поверхность забоя.

Проходческие комбайны с исполнительным органом избирательного действия состоят из стреловидного исполнительного органа с резцовой коронкой, нагребающего грузчика горной массы, перегружателя, гусеничного хода, электрического и гидравлического приводов и системы управления. Для проведения выработок по углю или по углю с присечкой слабых пород применяются в настоящее время комбайны этого типа: ПК-ЗР, 4ПУ и ГПКС.

А. И. Петров, Г.Г. Штумпф, П.В. Егоров, Г.П. Архипов. Механизация проведения подготовительных выработок. М.: Недра. 1988. -С.38-4б, Л.Г.Грабчак и др. Горно-проходческие машины и комплексы.- М.: Недра. 1990. -С.167-175, Б. Ф. Братченко, М.И. Устинов, Л.Н. Гапанович и др. Способы вскрытия, подготовки и систем разработки шахтных полей. -М.: Недра, 1985. -С.298-301. Оборудование для горно-подготовительных работ. Отраслевой каталог.- М.: Недра, 1994. -С.3-26.

Комбайны ПК-3Р и 4ПУ предназначены для проведения горизонтальных и наклонных (до 10^o) выработок по углю или смешанному забою с присечкой до 50% пород с коэффициентом крепости f<4, комбайн ГПКС - для проведения аналогичных выработок по углю и смешанному забою с присечкой пород с коэффициентом крепости f<6 до 75%.

Буровые комбайны предназначены для проведения выработок по породе с высокой скоростью, однако их стоимость в сравнении с комбайнами избирательного действия со стреловидным органом примерно в 8 раз выше.

Комбайны избирательного действия со стреловидным исполнительным органом имеют два существенных недостатка:
- разрушение массива в забое производится одновременно в одной точке с последовательной обработкой площади груди забоя;
- несмотря на наличие многочисленных решении по конструкциям режущих коронок, линиям резания, типам режущих зубков и повышению мощности привода режущего органа энергоемкость разрушения практически не снижается (ПК-3Р-0.85; 4ПУ-0.8; ПК-9Р-0,6; ГПКС-0,7 кВт □ ч/т), а содержание мелочи в раздробленной массе угля с величиной комков класса 0-25 мм достигает 85% при высокой запыленности воздуха в забое.

Имеющиеся недостатки в значительной степени снижают эффективность механического способа проведения выработок - не позволяют повысить скорость проведения при снижении энергозатрат и повысить безопасность и более комфортные условия труда в забое.

Целью предлагаемого изобретения является ликвидация указанных недостатков путем применения существенно нового врубоблочного способа разрушения угля (слабых пород) горного массива одновременно в трех частях груди забоя.

Указанная цель достигается путем выполнения двух основных процессов при проведении выработки механическим способом - разрушения массива забоя и удаления разрушенной массы массива из забоя путем применения проходческого агрегата. Для выполнения врубоблочного разрушения массива забоя агрегат имеет два врубовых бара по обе стороны продольной его оси на гидрофицированных манипуляторах и гидрофицированное клиновое устройство на аналогичном манипуляторе, который располагается в районе продольной оси агрегата, что является существенным признаком предлагаемой конструкции.

Все три манипулятора установлены в специальных станках на верхней части агрегата и с помощью гидродомкратов перемещаются в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Независимое и одновременное перемещение всех трех манипуляторов является существенным признаком конструкции. Несущие штоки манипуляторов могут вращаться вокруг своей оси, что позволяет располагать врубовые бары и клиновое устройство в любом положении в пространстве. С помощью червячных передач врубовые бары и клиновое устройство могут перемещаться также в вертикальной и горизонтальной плоскостях на концах несущих штоков манипуляторов независимо от их положения. Врубовые бары несут режущие цепи с кулаками, имеющими гнезда для установки режущих зубков. После разделения груди забоя с помощью врубов на ряд блоков, последние отделяются от массива путем силового введения во вруб клина, имеющего шаровое соединение со штоком устройства. Врубовая мелочь и обломленные блоки с помощью нагребающего грузчика удаляются из забоя на перегружатель. Левый манипулятор (по отношению к продольной оси агрегата) обеспечивает производство врубов в левой половине груди забоя, одновременно правый - в правой половине. Одновременно с производством врубов с некоторым отставанием вводится в работу клиновой орган и далее процессы образования и обламывания блоков производятся в разных трех частях груди забоя одновременно, что является существенным признаком предлагаемой конструкции агрегата.

Глубина врубов и габариты блоков определяются в зависимости от физико-механических свойств угля и пород массива забоя.

Отличительные признаки заявляемого объекта по сравнению с существующими конструкциями проходческих комбайнов с механическим разрушением угля и пород забоя режущим органом избирательного действия, которые можно принять за прототипы, обеспечивают высокоэффективное разрушение угольного или смешанного массива забоя выработки при коэффициенте крепости присекаемых пород f<4, что позволяет повысить скорость проведения выработок по углю или с присечкой пород указанных крепостей минимум в два раза при снижении энергоемкости разрушения массива забоя вследствие замены способа разрушения режущими зубками на разрушение блоками со значительным повышением безопасности и комфортности ведения работ за счет снижения пылеобразования.

Управление агрегатом предлагаемой конструкции предусматривается выполнять тремя машинистами.

Таким образом, вышеизложенные отличительные признаки и преимущества заявленного объекта удовлетворяют критерию "существенные отличия".

На фиг.1а изображен вид агрегата сверху, на фиг.1б - вид сбоку, на фиг. 2а - вид сбоку левого станка врубового бара, на фиг.2б - вид сверху левого станка врубового бара, на фиг.2в - вид сзади левого станка врубового бара, на фиг.2г - редукторы приводов левого врубового бара, на фиг.3а - вид сбоку клинового устройства, на фиг.3б - вид сверху клинового устройства, на фиг.3в - схема расположения врубов при образовании блоков высотой h и шириной b - при трапециевидном сечении выработки.

Проходческий агрегат состоит из двух врубовых баров 1,2, клинового устройства 3, нагребающего грузчика горной массы 4, электрического и гидравлического приводов 5, гусеничного хода 6, перегружателя 7, системы управления 8. На верхней части корпуса агрегата расположены три станка 9 манипуляторов рабочих органов агрегата. На крайних левом (по отношению к продольной оси агрегата) и правом станках смонтированы силовые приводы манипуляторов 10 и 11, несущих врубовые бары, состоящие из гидроприводов перемещения манипуляторов в вертикальной плоскости 12 и 13 и гидродомкратов 14 и 15 перемещения их в горизонтальной плоскости и соответственно гидромагистралей их 16, 17 и 18, 19. Домкраты манипуляторов врубовых баров для вращения штоков 20. 21 имеют шлицевое соединение с сердечниками, вращаемыми червячными гидроприводами 22, 23. Продольное перемещение штоков осуществляется при подаче жидкости через магистрали 24 и 25. На концах штоки манипуляторов несут привода врубовых баров 26 и 27, приводимых в действие через магистрали 28, 29, 30 и 31, Привода врубовых баров состоят из приводов горизонтального перемещения 32, 33 и приводов вертикального перемещения 34, 35. На центральном станке 36 расположены приводы манипулятора клинового устройства 37 в горизонтальной и 38 в вертикальной плоскостях с соответствующими гидромагистралями 39. Манипулятор клинового устройства имеет аналогичное с манипуляторами врубовых баров устройство, Клиновое устройство имеет привод вращения в горизонтальной плоскости 40 и вертикальной 41 с соответствующими силовыми магистралями. Клин 42, образуемый четырьмя взаимно перпендикулярными плоскостями, свободно закреплен на шаровой опоре штока манипулятора 43.

Режущая цепь баров 44, несущая кулаки 45 с зубками 46, приводится в движение гидродвигателем 47. Шток 48 клинового манипулятора перемещается гидродомкратом 49.

Работа агрегата (на примере трапециевидной формы забоя по углю - шириной по кровле 3800 мм и высотой 3000 мм) осуществляется следующим образом:
левым баром производится первый вертикальный вруб 50 и далее второй, третий и другие в направлении к левому борту груди забоя выработки. При производстве второго вертикального вруба левым баром правый бар производит от вертикального вруба 1 вправо горизонтальный верхний вруб по контуру выработки до правого борта, далее второй вертикальный вруб правее левого и далее третий, четвертый и другие вправо до крайнего по боковому контуру выработки. После проведения обоими барами всех вертикальных врубов ими производится выемка горизонтальных врубов, начиная с нижнего по почве выработки. При переходе на выемку четвертого снизу горизонтального обоими барами, начинается клиновым устройством обламывание блоков между вторым и третьим горизонтальными врубами, далее между первым и вторым, третьим и четвертым и далее очередных в направлении снизу вверх. После начала работ по отделению блоков от массива клиновым устройством работы по разрушению массива забоя выполняются с помощью трех органов в трех частях груди забоя. После завершения выемки барами горизонтальных врубов в верхней части груди забоя начинается ими выемка вертикальных врубов в новой заходке в нижней части.

Таким образом, предлагаемая конструкция проходческого агрегата позволяет повысить скорость проведения выработок по угля или с присечкой пород крепостью f<4 до 50% более чем в два раза, при снижении энергоемкости разрушения массива забоя со значительным повышением безопасности и комфортности работ против способа проходческими комбайнами с органами избирательного действия.

Изобретение относится к горному делу и может использоваться при проходке горных выработок. Задачей изобретения является повышение эффективности проведения горных выработок за счет повышения скорости ведения работ при снижении энергозатрат, повышение безопасностти и комфортности условий труда в забое. Проходческий агрегат включает гусеничный ход, нагребающий грузчик горной массы, перегружатель, электрический и гидравлический приводы, систему управления. Для выполнения врубоблочного способа разрушения угольного или смешанного с присечкой слабых пород массива забоя при проведении подготовительных выработок с воздействием на забой одновременно в трех частях груди он снабжен двумя гидрофицированными манипуляторами с врубовыми барами, установленными по обе стороны продольной оси агрегата, и гидрофицированным манипулятором с клиновым устройством по продольной оси агрегата, каждый из которых имеет возможность одновременного и независимого перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях. 3 ил.

Проходческий агрегат, включающий гусеничный ход, нагребающий грузчик горной массы, перегружатель, электрический и гидравлический приводы, систему управления, отличающийся тем, что для выполнения врубоблочного способа разрушения угольного или смешанного с присечкой слабых пород массива забоя при проведении подготовительных выработок с воздействием на забой одновременно в трех частях груди, он снабжен двумя гидрофицированными манипуляторами с врубовыми барами, установленными по обе стороны продольной оси агрегата, и гидрофицированным манипулятором с клиновым устройством по продольной оси агрегата, каждый из которых имеет возможность одновременного и независимого перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях.