СТВОЛОВАЯ БУРОПОГРУЗОЧНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2012 года по МПК E21D1/04 

Изобретение относится к горному делу. Предназначено для увеличения производительности погрузочных и буровых работ в процессе проведения вертикальных стволов средней и большой глубины, проходимых буровзрывным способом. Повышение производительности достигается путем увеличения зоны (площади) обуривания с одного положения стволовой буропогрузочной установки и применения для погрузки взорванной горной массы управляемого грейфера. В результате сокращаются затраты времени на перестановки стволовой буропогрузочной установки и на продолжительность цикла погрузки.

Известна буропогрузочная установка КС-4 по Н.А.Малевич. Машины и комплексы оборудования для проходки вертикальных стволов. - М.: Недра, 1975, с.80-83. Эта установка предназначена для механизации процессов погрузки и бурения шпуров при сооружении восстающих выработок прямоугольной формы - скатов по углю, руде и породам крепостью до f=15, проводимых сверху вниз с углом наклона 45-90° и сечением в проходке от 5 до 9 м². Эта установка состоит из одной бурильной машины, размещенной на стреловидном манипуляторе. Периодически бурильная машина заменяется двухчелюстным грейфером. Глубина бурения составляет 1,7 м.

Рассматриваемая установка непригодна для использования при проходке вертикальных стволов круглого сечения площадью от 16 до 62 м² в проходке. Она не может обеспечить необходимую глубину бурения шпуров от 2,5 до 4,5 м, которая используется при проведении вертикальных стволов.

Наиболее близкими по назначению, области применения и характеру выполняемых работ и частично по конструктивному устройству являются стволовые погрузочные машины КС-2у/40, 2КС-2у/40, КС-1МА, 2КС-1МА, а также КСМ-2у, работающие в комплексе со стволовыми бурильными установками БУКС-1у2, БУКС-1у3, БУКС-1у4, БУКС-2 м и БУКС-1у2 м, известные по Н.А.Малевич. Машины и комплексы оборудования для проходки вертикальных стволов. - М.: Недра, 1975, с.22-30, 59-72. Все перечисленные стволовые погрузочные машины, за исключением КСМ-2у, имеют сходную между собой конструкцию. Они имеют центральную подвеску и перемещаются по кольцевому монорельсу, смонтированному на нижней стороне первого этажа проходческого полка. КСМ-2у отличается тем, что повороты относительно оси осуществляются по дуговому монорельсу. Все вышеперечисленные машины входят в качестве основных составных частей в комплексы для проходки вертикальных стволов, проводимых буровзрывным способом. Принцип их работы в процессе выгрузки горной массы из забоя ствола одинаков.

Конструкции указанных машин имеют общие для них недостатки, которые выражаются в следующем: во-первых, при задержке монтажных работ, выполняемых с верхнего этажа проходческого полка, погрузочные машины не имеют возможности следовать за опускающимся забоем разрушенной взрывной отбойкой горной массы и в результате чего увеличивается время на подъем и опускание грейфера; во-вторых, при увеличении расстояния между забоем и кабиной машиниста усложняется процесс управления грейфером как при зачерпывании горной массы, так и при его разгрузке в бадью. Третий недостаток состоит в том, что канатная подвеска грейфера не обеспечивает необходимого напорного усилия при выполнении зачерпывания неоднородной по крупности горной массы и его устойчивость на забое при таком зачерпывании. В результате требуется перестановка грейфера в новое место, что приводит к увеличению продолжительности отдельного цикла погрузки.

Все перечисленные недостатки возрастают по мере увеличения расстояния от тельфера до грейфера. Эти недостатки приводят к снижению производительности труда и, следовательно, к снижению темпов проходки стволов.

Стволовая бурильная установка для бурения шпуров при проведении вертикальных стволов небольшой глубины БУКС-2 м имеет две бурильные машины, смонтированные на станине (стойке) с возможностью их установки под различными углами к вертикали в процессе бурения шпуров. Недостатки этой установки заключаются в том, что размещение (установка) бурильных машин под разными углами производится вручную и их раздельная (автономная) работа невозможна. Кроме перечисленных недостатков эта установка не может быть использована при проведении стволов средней и большой глубины.

Стволовые бурильные установки БУКС-1у2, БУКС-1у3 и БУКС-1 у 4 по конструктивному устройству аналогичны, но оборудованы разным количеством бурильных машин. Согласно номерам - двум, трем и четырем, позволяющим бурить шпуры глубиной до 4,5 м. Бурильные машины в этих установках смонтированы каждая на своей стойке манипулятора. Манипуляторы связаны с распорной раздвижной колонной. Установка бурильных машин под заданным углом механизирована.

Недостатками рассматриваемых стволовых бурильных установок являются: во-первых, сложность конструкции манипулятора для изменения углов размещения при одновременной установке бурильных машин в процессе выполнения буровых работ в забое ствола; во-вторых, отсутствие возможности автономной работы отдельно друг от друга бурильных машин; в-третьих, шарнирное соединение стволовых бурильных установок с тельфером стволовой погрузочной машины привело к необходимости наличия дополнительного узла - раздвижной колонны. Последняя обеспечивает необходимый распор бурильных машин в процессе бурения шпуров. Наличие раздвижной колонны привело к значительному утяжелению рассматриваемых стволовых бурильных установок, что в конечном итоге привело к снижению маневренности при выполнении буровых работ и, следовательно, к снижению производительности.

На основании вышеизложенного имеется необходимость в разработке конструктивной схемы стволовой буропогрузочной установки для проведения вертикальных стволов средней и большой глубины, включающей в качестве основных узлов шестилопастный грейфер, стволовую бурильную установку и обеспечивающей жесткую управляемую связь между всеми узлами установки.

Задачами настоящего изобретения являются разработка конструктивной схемы стволовой буропогрузочной установки для проходки стволов средней и большой глубины, обладающей высокой маневренностью и обеспечивающей увеличение производительности при выполнении буровых и погрузочных работ путем сокращения числа перестановок установки и увеличения площади (зоны) обслуживания при бурении шпуров с одного положения, а также за счет использования для погрузки горной массы управляемого грейфера.

Согласно изобретению поставленные задачи достигаются тем, что стволовая буропогрузочная установка с центральной подвеской, включающая радиальную раму, на противоположных концах которой смонтированы самоходная каретка кругового перемещения по кольцевому монорельсу, кабина машиниста и шарнир для закрепления на центральной оси; рукоять с шарнирно смонтированным на нижнем конце шестилопастным грейфером и стволовую бурильную установку, отличается тем, что радиальная рама выполнена в виде перевернутой Т-образной конструкции, по боковым полкам которой перемещается самоходная тележка. К самоходной тележке шарнирно прикреплена рукоять с возможностью ограниченного углового поворота в радиальном направлении посредством двух управляющих гидродомкратов, а сама рукоять выполнена телескопически раздвижной и состоит из основной и телескопически выдвижной частей. Телескопическая раздвижка рукояти осуществляется при помощи гидродомкрата, смонтированного внутри телескопически выдвижной части с возможностью максимальной раздвижки между двумя частями рукояти. На нижнем конце телескопически выдвижной части с двух противоположных сторон смонтированы парные поперечные шлицы для фиксации положения и закрепления двух стволовых навесных бурильных установок, а на торцевой нижней части смонтирован карданный или шаровый шарнир для присоединения управляемого при помощи двух разнесенных под пространственными углами гидродомкратов шестилопастный грейфер с возможностью широкого маневрирования относительно оси подвески. Каждая из стволовых навесных бурильных установок оснащена двумя управляемыми бурильными машинами. Управление положением каждой бурильной машины осуществляется посредством двух пространственно разнесенных гидродомкратов с возможностью полной автономной установки каждой. Самоходная каретка кругового перемещения размещается на кольцевом монорельсе, смонтированном в верхней части подвесной призабойной опалубки, а автономное (отдельное от проходческого полка) перемещение стволовой буропогрузочной установки в вертикальном направлении осуществляется при помощи двухбарабанной малогабаритной лебедки, смонтированной на верхнем этаже проходческого полка, и центральной подвижной оси, на которой размещен шарнир радиальной рамы, при этом центральная подвижная ось имеет возможность возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении внутри центральной опоры проходческого полка, выполненной полой.

Существенными отличиями являются:

1. Стволовая буропогрузочная установка, включающая стволовую погрузочную машину с центральной подвеской, состоящую из радиальной рамы, по боковым полкам которой перемещается самоходная тележка. К самоходной тележке шарнирно присоединена телескопически раздвижная рукоять с возможностью ограниченного углового поворота в радиальном направлении в противоположные стороны.

2. Телескопически раздвижная рукоять, состоящая из основной и телескопически выдвижной частей способна раздвигаться на максимально возможную величину за счет гидродомкрата раздвижки, размещенного внутри телескопически выдвижной части.

3. На нижнем конце телескопически выдвижной части имеют возможность поочередно монтироваться: шестилопастный управляемый грейфер или две стволовые навесные бурильные установки.

4. Отдельная стволовая навесная бурильная установка состоит из двух управляемых посредством двух пространственно разнесенных гидродомкратов бурильных машин, с возможностью автономного широкого маневрирования при установке для бурения.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

Фиг.1. Общая конструктивная схема стволовой буропогрузочной установки с центральной подвеской, оборудованной шестилопастным грейфером.

Фиг.2. Общая конструктивная схема телескопически раздвижной рукояти, оборудованной двумя стволовыми навесными бурильными установками.

Фиг.3. Общая конструктивная схема стволовой навесной бурильной установки.

Фиг.4. Конструктивная гидрокинематическая схема телескопически раздвижной рукояти.

На фиг.1 представлена общая конструктивная схема стволовой буро-погрузочной установки с центральной подвеской. Она состоит из радиальной рамы 1 перевернутой Т-образной конструкции. На внешней стороне радиальной рамы 1 смонтирована самоходная каретка 2 кругового перемещения по кольцевому монорельсу 3, смонтированному на подвесной призабойной опалубке 4. На внутренней стороне радиальной рамы 1 смонтирован подшипниковый узел 5, соединяющий радиальную раму 1 с подвижной центральной осью 6, которая имеет возможность вертикального перемещения внутри центральной опоры 7 проходческого полка 8. Центральная опора 7 выполнена полой. Вертикальные перемещения центральной оси 6 осуществляются при помощи двухбарабанной малогабаритной лебедки 9 и стойки 10, смонтированных на внешней стороне верхнего этажа проходческого полка 8. На нижнем конце подвижной центральной оси 6 смонтирован упор 11, служащий ограничителем (предохранителем) для подшипникового узла 5.

На боковых полках радиальной рамы 1 размещена самоходная тележка 12, служащая для радиального перемещения телескопически раздвижной рукояти 13, которая при помощи шарнира 14 связана с самоходной тележкой 12. Телескопически раздвижная рукоять 13 состоит из основной 16 и телескопически выдвижной 17 частей. На нижнем конце телескопически выдвижной части 17 посредством карданного или шарового шарнира 18 присоединен управляемый шестилопастный грейфер 19. Управление грейфером 19 осуществляется при помощи двух пространственно разнесенных гидродомкратов 20 с возможностью кругового поворота. Управляющие гидродомкраты 20 при помощи карданных или шаровых шарниров соединены со стойками 21 и посредством одинарных шарниров связаны с траверсой шестилопастного грейфера 19. На нижнем конце телескопически выдвижной части 17 с двух противоположных сторон смонтированы парные поперечные шлицы 22, служащие для монтажа и крепления двух стволовых навесных бурильных установок.

Автономные вертикальные перемещения стволовой буропогрузочной установки относительно проходческого полка 8 осуществляются при помощи малогабаритной двухбарабанной лебедки 9, стойки 10 и канатов 23 и 24. Канат 23 постоянно соединен с подвижной центральной осью 6, а канат 24 периодически - во время опускания или поднятия стволовой буропогрузочной установки присоединяется к самоходной каретке кругового перемещения 2.

На фиг.2 представлена общая конструктивная схема телескопически раздвижной рукояти 13 со смонтированными на ней двумя стволовыми навесными бурильными установками 25 и 26. Каждая из стволовых навесных бурильных установок 25 и 26 при помощи своих монтажных плит 27 прикреплена с двух противоположных сторон к телескопически выдвижной части 17 рукояти 13. В состав отдельной стволовой навесной бурильной установки входят по две управляемые бурильные машины.

На фиг.3 представлена общая конструктивная схема отдельной стволовой навесной бурильной установки 25 (26). Она состоит из монтажной плиты 27, на которой жестко смонтированы две проставки 28 и 29. На проставках 28 и 29 жестко закреплены попарно стойки 30 и 31. К проставкам 28 и 29 посредством карданных шарниров 32 и 33 присоединены две бурильные машины 34 и 35. Каждая из бурильных машин 34 и 35 управляется двумя пространственно разнесенными гидродомкратами 36 и 37 с возможностью их автономного (независимого) расположения в любой заданной точке в пределах управляемой зоны.

На монтажной плите 27 жестко смонтирована проушина 38 для прицепного устройства каната подъемной лебедки, установленной на поверхности, и имеются сквозные отверстия 39 для соединения с телескопически выдвижной частью 17 рукояти 13 (фиг.2).

На фиг.4 представлена конструктивная гидрокинематическая схема устройства телескопически раздвижной рукояти 13. Она состоит из основной 16 и телескопически выдвижной 17 частей. Внутри телескопически выдвижной части 17 размещен гидродомкрат телескопической раздвижки 40, который своим штоком 41 одинарным шарниром 42 присоединен к внутренней верхней поверхности основной части 16 телескопически раздвижной рукояти 13. Своим цилиндром 43 одинарным шарниром 44 гидродомкрат телескопической раздвижки 40 соединен с внутренней нижней поверхностью телескопически выдвижной части 17. Такой способ размещения гидродомкрата телескопической раздвижки 40 позволяет получить максимальную величину раздвижки рукояти 13. На основной части 16 смонтированы кронштейны 45 для шарнирной связи с управляющими гидродомкратами 15 (фиг.1).

Принцип работы стволовой буропогрузочной установки.

1. После выгрузки горной массы по всему сечению ствола на глубину, равную величине телескопической раздвижки рукояти 13, стволовая буропогрузочная установка с центральной подвеской перемещается в положение, когда радиальная рама 1 своей самоходной кареткой кругового перемещения 2 займет место под прицепным устройством каната 23 (фиг.1). Осуществляется зацепление, после которого производится одновременное опускание призабойной подвесной опалубки 4 посредством своих проходческих лебедок, установленных на поверхности и малогабаритной двухбарабанной лебедки 9 (фиг.1).

После завершения полной выгрузки горной массы из забоя ствола осуществляется демонтаж (отсоединение) шестилопастного грейфера 19 вместе с управляющими гидродомкратами 20. При помощи подъемной лебедки производится выдача его на поверхность для профилактического ремонта и осмотра.

2. В забой ствола с поверхности по отдельности или одновременно (в зависимости от величины бадейного проема на проходческом полке) опускаются стволовые навесные бурильные установки 25 и 26. Осуществляется их монтаж с двух сторон телескопически выдвижной части 17 рукояти 13 в местах расположения двойных поперечных шлицов 22 (фиг.1 и 4).

3. Производится бурение шпуров по всему сечению ствола. За счет маневренности бурильных машин 34 и 35 (фиг.3) обеих стволовых навесных бурильных установок 25 и 26 (фиг.2) расширяется зона обуривания с одного положения стволовой буропогрузочной установки. Это позволяет сократить число перестановок радиальной рамы 1 совместно с телескопически раздвижной рукоятью 13 и за счет этого уменьшить затраты времени и увеличить производительность буровых работ.

Изобретение относится к горному делу. Техническим результатом является увеличение производительности при выполнении буровых и погрузочных работ в процессе проведения вертикальных стволов средней и большой глубины, проходимых буровзрывным способом. Повышение производительности достигается за счет маневренности и автономности работы бурильных машин стволовых навесных бурильных установок и управляемого грейфера. Стволовая буропогрузочная установка состоит из радиальной рамы (РР) перевернутой Т-образной конструкции, опирающейся одной стороной самоходной кареткой кругового поворота на кольцевой монорельс, смонтированный на призабойной подвесной опалубке, а другим концом РР через подшипник на центральную подвижную ось, проходящую через полую центральную опору проходческого полка. На полках РР размещена самоходная тележка, к которой шарнирно присоединена телескопически раздвижная рукоять (ТРР) с возможностью ограниченного углового поворота в радиальном направлении при помощи двух управляющих гидродомкратов, шарнирно связанных с ТРР и самоходной тележкой. На ТРР с периодической заменой монтируются управляемый при помощи двух пространственно разнесенных гидродомкратов шестилопастный грейфер или две стволовые навесные бурильные установки, оснащенные каждая двумя управляемыми бурильными машинами (БМ). Каждая БМ находится под управлением двух пространственно разнесенных гидродомкратов, обеспечивающих высокую маневренность и автономность работы. ТРР состоит из основной и телескопически выдвижной частей, связанных между собой гидродомкратом телескопической раздвижки (ГТР). ГТР размещен внутри телескопически выдвижной части, что позволяет достигать максимальной величины телескопической раздвижки двух частей ТРР. Автономность перемещения и работы стволовой буропогрузочной установки независимо от проходческого полка обеспечивается за счет возможности вертикального перемещения центральной оси подвески при помощи двухбарабанной малогабаритной лебедки, установленной на верхнем этаже проходческого полка, которая одним канатом постоянно связана с центральной подвижной осью, а другим - периодически с самоходной кареткой кругового перемещения. 4 ил.

Стволовая буропогрузочная установка с центральной подвеской, включающая радиальную раму, на противоположных концах которой смонтированы самоходная каретка кругового перемещения по кольцевому монорельсу, кабина машиниста, шарнир для закрепления на центральной оси; рукоять с шарнирно смонтированным на нижнем конце шестилопастным грейфером и стволовую бурильную установку, отличающаяся тем, что радиальная рама выполнена в виде перевернутой Т-образной конструкции, по боковым полкам которой перемещается самоходная тележка, к которой шарнирно прикреплена рукоять с возможностью ограниченного углового поворота в радиальном направлении посредством двух управляющих гидродомкратов, а сама рукоять выполнена телескопически раздвижной и состоит из основной и телескопически выдвижной частей, при этом телескопическая раздвижка осуществляется при помощи гидродомкрата, смонтированного внутри телескопически выдвижной части с возможностью максимальной телескопической раздвижки частей рукояти и на нижнем ее конце с двух противоположных сторон смонтированы парные поперечные шлицы для фиксированного размещения и закрепления двух стволовых навесных бурильных установок и карданный шарнир для присоединения шестилопастного грейфера, управляемого посредством двух разнесенных под пространственными углами гидродомкратов с возможностью широкого маневрирования относительно оси подвески, а каждая из стволовых навесных бурильных установок оснащена двумя управляемыми при помощи двух пространственно разнесенных гидродомкратов бурильных машин, каждая с возможностью широкого маневрирования положением установок, при этом самоходная каретка кругового перемещения располагается на кольцевом монорельсе, смонтированном в верхней части подвесной призабойной опалубки, а автономное перемещение буропогрузочной установки по вертикали отдельно от проходческого полка осуществляется при помощи двухбарабанной малогабаритной лебедки, смонтированной на верхнем этаже проходческого полка, и центральной подвижной оси, на которой размещен шарнир радиальной рамы, при этом центральная подвижная ось имеет возможность возвратно-поступательного движения в вертикальном направлении внутри центральной опоры проходческого полка, выполненной полой.