СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ВЕРТИКАЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ БУРОВЗРЫВНЫМ СПОСОБОМ С ТЮБИНГОВОЙ ОБДЕЛКОЙ И ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2013 года по МПК E21D1/03 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для строительства различных вертикальных подземных горных выработок, например вертикальных шахтных стволов, либо шахтных стволов с выполнением рассечек на горизонтальные выработки.

В качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения может быть выбрана технология проходки вертикальных подземных горных выработок, описанная в патенте на изобретение RU 2098629, опубликованном 10.12.1997. Описанная в RU 2098629 технология проходки вертикальной подземной горной выработки включает бурение грунта при помощи бурового агрегата, расположенного в центре бурения. Далее при помощи единственного экскаватора выполняют выемку грунта. Известная из RU 2098629 технология не в полной мере решает поставленную задачу, заключающуюся в повышении управляемости рабочих органов, что, очевидно, не позволяет повысить скорость и качество выполнения проходческих работ. В свою очередь, предлагаемое изобретение позволит устранить указанный недостаток, обеспечив качественную и быструю проходку горных выработок различного назначения за счет совместного использования оборудования, выполняющего различные функции, в том числе обеспечив качественную проходку неоднородных грунтов и горных пород, за счет управления использованием различного оборудования. Также предлагаемое изобретение позволит повысить качество сооружения тюбинговых крепей в вертикальных выработках за счет указанного выше совместного использования оборудования, выполняющего различные функции (В качестве примера используемых в настоящее время технологий монтажа тюбинговой крепи может быть приведена технология, описанная в учебнике Власов С.Н. и др., Москва, Транспорт, 1987, Строительство метрополитенов, http://www.metro.ru/library/stroitelstvo_metropolitenov/517/).

Указанный выше технический результат достигается за счет использования способа строительства вертикальной подземной горной выработки, который включает последовательность операций, выполняемых посредством оборудования, установленного на одном проходческом комплексе, который, в свою очередь, выполнен на единой подвижной платформе с расположенным на ней проходческим и монтажным оборудованием. При этом буровые агрегаты устанавливаются непосредственно на проходческом полке для визуального контроля работами с полка.

Способ строительства вертикальной выработки включает последовательность операций, выполняемых посредством оборудования, установленного на одном проходческим комплексе: бурение грунта или горной породы с использованием, по меньшей мере, одного бурового агрегата на манипуляторе; экскавацию (отгрузку) грунта или горной породы с использованием, по меньшей мере, одного съемного ковша, расположенного на гидравлическом манипуляторе. Далее выполняют монтаж тюбинговой крепи с использованием, по меньшей мере, одного съемного тюбингового захвата, располагаемого на упомянутом гидравлическом манипуляторе и, по меньшей мере, одного самоходного полка проходческого, выделенного для работ, связанных с монтажом тюбинговой крепи. По меньшей мере, перед началом бурения может быть выполнена проходка, по меньшей мере, одного шпура и соответствующие взрывные работы. Бурение предпочтительно осуществляют в нескольких выделенных радиусах. Управление работами и/или работы выполняют с площадок операторов и/или проходческих полков. Используют манипулятор, выбранный из перечня, включающего телескопический манипулятор и стреловой манипулятор.

Проходческий комплекс выполнен на единой подвижной платформе с расположенным на ней проходческим и монтажным оборудованием и включает: по меньшей мере, один буровой агрегат на основе гидроперфоратора, размещенный на манипуляторе; по меньшей мере, три распорных домкрата. Также проходческий комплекс включает, по меньшей мере, один гидравлический манипулятор, оборудованный съемным ковшом экскаватора и съемным тюбинговым захватом, а также гидравлическим молотом; по меньшей мере, один самоходный полок проходческий, выделенный для работ, связанных с монтажом тюбинговой крепи. Полок проходческий оборудован автономной энергетической установкой. Количество буровых агрегатов предпочтительно выбирается исходя из бурения в нескольких выделенных радиусах. Манипулятор выбирается из перечня, включающего телескопический манипулятор и стреловой манипулятор. Проходческий комплекс оборудуется, по меньшей мере, одной площадкой оператора, соответствующего оборудования.

Предложенные способ и проходческий комплекс поясняются чертежами.

Фиг.1 - Проходческий комплекс при строительстве вертикальной выработки и монтаже тюбинговой обделки.

Фиг.2 - Полок для монтажа армировки ствола.

Фиг.3 - Полок для производства тампонажных работ.

Фиг.4 - Гидравлический манипулятор с установленным съемным тюбинговым захватом (боковой вид).

Фиг.5 - Гидравлический манипулятор с установленным съемным тюбинговым захватом (вид сверху).

Проходческий комплекс представляет собой закрепляемую на распорных домкратах 2 единую платформу, подвижную в направлении «верх-низ», на которой расположены узлы проходческого оборудования и рабочие места операторов, а также узлы оборудования для монтажа тюбинговой крепи и полки, выделенные для соответствующих проходческих работ (полок для монтажа армировки ствола, полок для производства тампонажных работ). Полок проходческий оборудован автономной энергетической установкой. Проходческое оборудование включает узел буровых агрегатов 1 - гидроперфораторов, каждый из которых размещен на своем телескопическом или стреловом манипуляторе, располагаемых симметрично относительно центральной оси проходческого комплекса для выполнения работ в выделенном для конкретного бурового агрегата 1 радиусе (в предельном случае может быть использован единственный буровой агрегат 1). Такое расположение буровых агрегатов обеспечивает управляемое разрушение грунта или горной породы, в особенности при проходке неоднородностей. Для обеспечения направления движения платформы при выполнении проходческих работ в состав проходческого оборудования включается узел распорных домкратов 2, фиксирующих платформу при выполнении проходческих работ (число домкратов не менее трех, оптимально использование четырех домкратов).

Для извлечения грунта или горной породы после буровых работ и последующего ведения монтажных работ используется экскавационно-монтажный узел. Экскавационно-монтажный узел представляет собой совокупность гидравлических манипуляторов (стрел) 6, располагаемых симметрично относительно центральной оси проходческого комплекса. Для управляемого извлечения разрушенной породы на гидравлических манипуляторах 6 размещаются съемные ковши 3 экскаваторов, размещенных. Дополнительно, на гидравлических манипуляторах могут быть размещены гидравлические молоты. Для управления работами проходческий комплекс оборудуется площадками операторов 4, которые могут опускаться для выполнения необходимых работ и подниматься обратно в прежнее положение. Также проходческий комплекс оборудуется подвижными самоходными проходческими полками 5, одна часть которых выделяется для монтажа армировки ствола, а другая часть для производства необходимых тампонажных работ. Использован гидравилический привод самоходных полков 5. Для монтажа тюбингов использованы съемные тюбинговые захваты 7, располагаемые после отгрузки грунта на тех же гидравлических манипуляторах 6, что и съемные ковши 3 экскаваторов или гидравлические молоты. В предельном случае используется один гидравлический манипулятор 6. Конструкция гидравлических манипуляторов 6 при монтаже на нем тюбингового захвата соответствует конструкции, приведенной на фиг.4 (боковой вид) и фиг.5 (вид сверху).

При выполнении проходческих работ выполняют бурение грунта или горной породы буровыми агрегатами 1. Для выполнения бурения узел буровых агрегатов 1 выдвигается вперед по ходу горной выработки, манипуляторы обеспечивают перемещение буровых агрегатов 1 по своему радиусу и необходимое управление бурением. Для привода механизмов и агрегатов для проходческих работ используется автономная энергетическая установка - дизель-электростанция и т.п., располагаемая на проходческом полке 5. При необходимости разрушения твердых скальных пород предварительно могут быть выполнены работы по проходке шпуров для закладки взрывчатых веществ и соответствующие взрывные работы. Проходческий комплекс перемещается по стволу горной выработки и фиксируется распорными домкратами 2 на каждом выполненном шаге перемещения - шагающий проходческий комплекс. После выполнения буровых работ узел буровых агрегатов 1 поднимается и по ходу горной выработки выдвигается экскавационно-монтажный узел на гидравлических манипуляторах 6, разрушенная грузится ковшами 3 в проходческую бадью и выдается на поверхность. Дополнительно может быть предусмотрено использование гидравлических молотов. После завершения выемки грунта съемные ковши 3 и/или гидравлические молоты демонтируются, на освободившиеся места монтируются тюбинговые захваты 7, что освобождает рабочее пространство для ведения работ. По ходу движения проходческого комплекса с использованием описанных выше самоходных проходческих полков 5, гидравлических манипуляторов 6 и тюбинговых захватов 7 сооружается тюбинговая крепь. Приведенная на фиг.4 и 5 конструкция манипуляторов 6 обеспечивает точное размещение тюбингов крепи на стене выработки. При этом минимизируются дополнительные ручные работы по прилаживанию тюбингов в составе крепи. Далее описанный цикл работ повторяется.

Таким образом, предложены способ строительства вертикальной выработки и проходческий комплекс для осуществления предложенного способа, которые обеспечат качественное и быстрое строительство вертикальных горных выработок различного назначения.

Предложенное изобретение относится к области горного дела и позволяет обеспечивать качественную и быструю проходку подземных горных выработок различного назначения. Технический результат направлен на обеспечение качественной и быстрой проходки горных выработок различного назначения за счет совместного использования оборудования, выполняющего разные функции, в том числе качественную проходку неоднородных грунтов и горных пород, и повышение качества сооружения тюбинговых крепей. Способ проходки вертикальной горной выработки включает последовательность операций, выполняемых посредством оборудования, установленного на одном проходческом комплексе: бурение грунта или горной породы с использованием по меньшей мере одного бурового агрегата на манипуляторе, экскавацию грунта или горной породы с использованием по меньшей мере одного ковша. Сооружение тюбинговой крепи с использованием самоходного полка проходческого. Проходческий комплекс, выполнен на единой подвижной платформе с расположенным на ней проходческим оборудованием, включающим по меньшей мере один буровой агрегат на основе гидроперфоратора, размещенный на манипуляторе, по меньшей мере два распорных домкрата, по меньшей мере одну стрелу ковша экскаватора, по меньшей мере самоходный проходческий полок. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ строительства вертикальной выработки включает последовательность операций, выполняемых посредством оборудования, установленного на одном проходческим комплексе:
бурение грунта или горной породы с использованием, по меньшей мере, одного бурового агрегата на манипуляторе;
экскавацию грунта или горной породы с использованием, по меньшей мере, одного съемного ковша, расположенного на гидравлическом манипуляторе;
монтаж тюбинговой крепи с использованием, по меньшей мере, одного съемного тюбингового захвата, располагаемого на упомянутом гидравлическом манипуляторе, и, по меньшей мере, одного самоходного полка проходческого.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, перед началом бурения выполняют проходку, по меньшей мере, одного шпура и соответствующие взрывные работы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что бурение осуществляют в нескольких выделенных радиусах.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что управление работами и/или работы выполняют с площадок операторов и проходческих полков.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что используют манипулятор, выбранный из перечня, включающего телескопический манипулятор и стреловой манипулятор.

6. Проходческий комплекс, выполненный на единой подвижной платформе и включающий:
по меньшей мере, один буровой агрегат на основе гидроперфоратора, размещенный на манипуляторе;
по меньшей мере, три распорных домкрата,
по меньшей мере, один гидравлический манипулятор, оборудованный съемным ковшом экскаватора и съемным тюбинговым захватом,
по меньшей мере, один самоходный полок проходческий, выделенный для работ, связанных с монтажом тюбинговой крепи.

7. Проходческий комплекс по п.6, отличающийся тем, что гидравлический манипулятор оборудован съемным гидравлическим молотом.

8. Проходческий комплекс по п.6, отличающийся тем, что полок проходческий оборудован автономной энергетической установкой.

9. Проходческий комплекс по п.6, отличающийся тем, что количество буровых агрегатов выбрано исходя из бурения в нескольких выделенных радиусах.

10. Проходческий комплекс по любому из пп.6-9, отличающийся тем, что манипулятор выбран из перечня, включающего телескопический манипулятор и стреловой манипулятор.

11. Проходческий комплекс по любому из пп.6-9, отличающийся тем, что оборудован, по меньшей мере, одной площадкой оператора, соответствующего оборудования.