МАЛОГАБАРИТНЫЙ ГИДРОМОНИТОР Российский патент 2007 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для гидравлического разрушения полезных ископаемых.

Известны гидромониторы [1], включающие подводящий канал с основанием, шарнирно-поворотные каналы, струеформирующий ствол с насадком, гидроцилиндры с системой управления. Недостатком конструкций гидромониторов является их забучивание в процессе выемки полезного ископаемого и большие габариты.

Известны гидромониторы [2], включающие подводящий трубопровод, установленный на опорных санях, ствол с насадком, гидроцилиндры качания ствола в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Недостатками рассмотренных конструкций гидромониторов являются их большие габариты и забучивание забоя при гидравлической выемке.

За прототип принят гидромонитор [3], включающий подводящий канал с опорным основанием, ствол с насадком, горизонтальные и вертикальные гидроцилиндры с системой управления, шарнирно-поворотные каналы с вертикальной осью вращения ствола в горизонтальной плоскости и с горизонтальной осью вращения ствола в вертикальной плоскости, восходящие и поворотные каналы.

Недостатком данной конструкции является:

- несоответствие больших габаритов гидромонитора размерам сечения выемочных выработок в свету при полном вращении ствола на 180°;

- низкая безопасность гидравлической выемки из-за забучивания пространства под стволом гидромонитора негабаритами и элементами крепи, с последующим селевым прорывом накопленной пульпы с созданием аварийных ситуаций.

Задачами предлагаемого изобретения являются снижение габаритов гидромонитора и повышение безопасности горных работ.

Решение поставленных задач достигается тем, что часть ствола гидромонитора смещена из зоны забучивания в заднюю часть гидромонитора - в сторону подводящего канала, за горизонтальную ось вращения ствола в вертикальной плоскости, причем длина свободной части ствола с насадком, выступающей за горизонтальную ось шарнира его вращения в вертикальной плоскости, принята равной не более расстояния между горизонтальной осью шарнира и верхней частью основания гидромонитора

R_c≤Н_c-h_o,

где R_c - длина свободной части ствола с насадком, равная радиусу его вращения в вертикальной плоскости;

Н_c - расстояние между горизонтальной осью шарнира вращения ствола в вертикальной плоскости и нижней частью основания;

h_o - высота основания гидромонитора.

Общая длина входной части ствола вместе с сопряженной с ней частью поворотного канала принята равной не более расстояния между горизонтальной осью шарнира вращения ствола в вертикальной плоскости и верхней частью конструкции гидромонитора в зоне подводящего канала вместе с основанием

R_m≤Н_c-h_m,

где R_m - длина входной части ствола и сопряженной с ним частью поворотного водоподводящего канала с общей длиной, принятой равной радиусу ее вращения в вертикальной плоскости;

Н_c - расстояние между горизонтальной осью шарнира вращения ствола в вертикальной плоскости и нижней частью основания;

h_o - высота конструкции гидромонитора в зоне подводящего канала.

Установлено дополнительное смещение ствола в сторону подводящего канала за счет наклона части восходящего канала под углом к вертикальной оси вращения ствола в горизонтальной плоскости.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 - малогабаритный гидромонитор на виде сбоку; на фиг.2 - малогабаритный гидромонитор на виде сверху; на фиг.3 - малогабаритный гидромонитор на виде спереди.

Малогабаритный гидромонитор состоит из подводящего канала 1, ствола 2 с переходником и насадком 3, вертикального шарнирного канала 4, восходящего канала 5, горизонтального шарнирного канала 6, поворотного канала 7, горизонтального гидроцилиндра 8, вертикального гидроцилиндра 9, механизма 10 смены положения, опорного основания 11 в виде саней.

Работает малогабаритный гидромонитор следующим образом.

Высоконапорная вода подается в подводящий канал 1 и движется по вертикальному шарнирному каналу 4, восходящему каналу 5, горизонтальному шарнирному каналу 6, поворотному каналу 7 и стволу 2. В переходнике с насадком 3 поток воды формируется в виде струи 12 и летит до забоя 13 и разрушает массив полезного ископаемого, например угля. При разрушении угольного массива струя 12 постоянно перемещается по поверхности забоя 13:

а) в горизонтальной плоскости - качанием ствола 2 в вертикальном шарнирном канале 4 по вертикальной оси вращения О₁-O₁ горизонтальным гидроцилиндром 8 влево - на угол α_гл и вправо - на угол α_гп;

б) в вертикальной плоскости - качанием ствола 2 в горизонтальном шарнирном канале 6 по горизонтальной оси вращения O₂-O₂ вертикальным гидроцилиндром 9 вверх - на угол α_вв и вниз - на угол α_вн.

В процессе неравномерного разрушения угольного массива струей 12 в забое 13 появляются негабариты 14 в виде крупных кусков, забучивающих пространство под стволом 2. Происходит накопление угольных негабаритов 14, и мелкого отбитого угля, и воды, что создает предпосылки для последующего селевидного прорыва пульпы и создания аварийной ситуации.

Для исключения аварий у предлагаемого гидромонитора часть ствола 2 смещена в сторону подводящего канала 1 за горизонтальную ось его вращения О₂-О₂ в вертикальной плоскости. Для обеспечения вращения ствола 2 его свободная часть вместе с переходником и насадком 3 и выступающая за горизонтальную ось О₂-О₂ шарнирного канала 6 принята длиной Rc, равной не более расстояния между горизонтальной осью О₂-О₂ и верхней частью опорного основания 11

R_c≤Н_c-h₀,

где R_c - длина свободной части ствола 2 с переходником и насадком 3, равная радиусу его вращения в вертикальной плоскости;

Н_c - расстояние между горизонтальной осью O₂-O₂ шарнирного канала 6 и нижней частью опорного основания 11;

h_о - высота опорного основания 11.

Для обеспечения вращения несвободной входной части ствола 2 и сопряженной с ним части поворотного канала 7 в вертикальной плоскости их общая длина R_m должна быть равной не более расстояния между горизонтальной осью O₂-O₂ и верхней частью конструкции гидромонитора в зоне подводящего канала 1 общей высотой h_m

R_m≤H_c-h_m,

где R_m - длина несвободной входной части ствола 2 вместе с частью поворотного канала 7, равной радиусу ее вращения в вертикальной плоскости;

Н_c - расстояние между горизонтальной осью О₂-O₂ вращения ствола 2 и нижней частью опорного основания 11;

h_o - высота конструкции гидромонитора в зоне подводящего канала 1.

Для сокращения зоны забучивания перед гидромонитором задано дополнительное смещение δ ствола 2 в сторону подводящего канала 1 за счет наклона части восходящего канала 5 под углом ϕ к вертикальной оси O₁-О₁ вращения ствола 2 в горизонтальной плоскости.

Расположение ствола 2 относительно опорного основания 11 позволяет наклонить ствол 2 под углом α_вн и в крайнем нижнем положении насадка 3 направить струю 12 в зону накопления негабаритов 14, а затем качая ствол 2 вращением относительно вертикальной оси О₁-О₁, произвести разбивку негабаритов 14 и очистку пространства между гидромонитором и забоем 13.

При вращении ствола 2 на 180° в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси О₁-О₁ в два раза снижаются габариты гидромонитора, что позволяет производить выемку угля в левом и правом борту выработки без перестановки гидромонитора.

Литература

1. Охрименко В.А., Куприн А.И., Ищук И.Г. Подземная гидродобыча угля. - М.: Недра, 1974.

2. Шавловский С.С. Основы динамики струй при разрушении горного массива. - М.: Недра, 1974.

3. Цяпко Н.Ф., Чапка А.М. Гидроотбойка угля на подземных работах. - М.: Госгортехиздат, 1960.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для гидравлического разрушения полезных ископаемых. Гидромонитор включает подводящий канал с опорным основанием, ствол с насадком, горизонтальные и вертикальные гидроцилиндры с системой управления, шарнирно-поворотные каналы с вертикальной осью вращения ствола в горизонтальной плоскости и с горизонтальной осью вращения ствола в вертикальной плоскости, восходящие и поворотные каналы, часть ствола вынесена из зоны забучивания в заднюю часть гидромонитора - в сторону подводящего канала, за горизонтальную ось вращения ствола в вертикальной плоскости. Ствол смещен в сторону подводящего канала за счет наклона части восходящего канала под углом к вертикальной оси вращения ствола в горизонтальной плоскости. Обеспечивает снижение габаритов гидромонитора и повышение безопасности горных работ. 3 ил.

Малогабаритный гидромонитор, включающий подводящий канал с опорным основанием, ствол с насадком, горизонтальные и вертикальные гидроцилиндры с системой управления, шарнирно-поворотные каналы с вертикальной осью вращения ствола в горизонтальной плоскости и с горизонтальной осью вращения ствола в вертикальной плоскости, восходящие и поворотные каналы, при этом часть ствола вынесена из зоны забучивания в заднюю часть гидромонитора - в сторону подводящего канала, за горизонтальную ось вращения ствола в вертикальной плоскости, отличающийся тем, что установлено смещение ствола в сторону подводящего канала за счет наклона части восходящего канала под углом к вертикальной оси вращения ствола в горизонтальной плоскости.