Проходческий взрывонавалочный комплекс Российский патент 2019 года по МПК E21D9/10 E21C29/00 

Изобретение относится к горному делу. Предназначено для механизации проведения горизонтальных и слабонаклонных прямолинейных выработок буровзрывным способом, снижения трудоемкости и повышения производительности проходческих работ. Предлагаемый комплекс с направляющим механизмом самопередвижки позволяет механизировать процессы уборки разрушенной горной массы, бурения шпуров по забою и под анкеры, установку анкеров, установку постоянного крепления в виде сетчатой затяжки с металлическим подхватом, исключает необходимость отвода его от забоя на безопасное расстояние перед взрывными работами и возведения временной предохранительной крепи в призабойной зоне, обеспечивает защиту оборудования комплекса от действия взрыва.

Известен проходческий комплекс для проведения горных выработок по крепким породам «Проходческий комплекс взрывонавалочный (ПКВН-04)» [1]. Оборудование комплекса имеет следующий состав: приемная клиновая часть с погрузочным модулем, бункер для взрывонавалки, разгрузочная скребковая часть (конвейер), механизм самопередвижки, насосная станция, блок и пульт управления, гидравлический манипулятор с бурильной машиной на специальной портальной тележке, которая перемещается по ставу перегружателя специальным механизмом.

К недостаткам относятся: отсутствие предохранительной крепи; осуществление процесса самопередвижки при помощи гидроцилиндров и цепного устройства, крепящегося к анкерам, закрепленным в почву выработки у груди забоя.

Наиболее близким по конструктивному устройству является «Проходческий взрывонавалочный комплекс» [2]. В состав рассматриваемого комплекса входят: приемная клиновая часть с погрузочным модулем, бункер для взрывонавалки с опорной рамой, разгрузочная скребковая часть (конвейер), механизм самопередвижки, насосная станция, блок и пульт управления, два гидравлических манипулятора с бурильными машинами на специальной портальной тележке, которая перемещается по ставу специальным механизмом, предохранительная крепь, состоящая из стоек и предохранительных щитов и перемещающаяся по направляющим на бортах бункера на специальных ходовых каретках, крепеустановщик для монтажа постоянной крепи. Операции погрузки и бурения шпуров ведутся в призабойной зоне под защитой предохранительной крепи. Бурение шпуров под анкеры производится с помощью бурильного оборудования через специальные отверстия в предохранительной крепи.

К недостаткам рассматриваемого комплекса относится то, что распорно-подающий механизм самопередвижки не обеспечивает соблюдение требуемого направления перемещения комплекса относительно проводимой выработки, соответствующего плану горных работ. Механизм самопередвижки состоит из двух частей, первая из которых перемещает комплекс вперед, а вторая - назад. Каждая часть имеет два распорных гидроцилиндра, упирающихся в борта выработки, и два подающих гидроцилиндра, перемещающих комплекс, при этом первая расположена в головной части комплекса, а вторая - в хвостовой. Известно, что при подаче рабочей жидкости в несколько гидроцилиндров одновременно, даже при одинаковых гидравлических линиях и их расчетных сопротивлениях, фактическая скорость выдвижения гидроцилиндров отличается. При перемещении комплекса по выработке, такая неравномерность работы подающих гидроцилиндров приводит к отклонению направления его движения от проектного, т.е. комплекс перемещается не по оси выработки (в горизонтальной плоскости), что недопустимо. Кроме того, поскольку комплекс перемещается по почве выработки, поверхность которой формируется в результате взрывных работ и может иметь значительные неровности, высока вероятность «всплывания» или «зарывания» комплекса при перемещении к забою, то есть отклонения от заданного направления в вертикальной плоскости, что также является недопустимым. Помимо этого, вследствие таких отклонений возникают повышенные напряжения в местах крепления подающих гидроцилиндров к распорным гидроцилиндрам и к опорной раме, приводящие вначале к деформациям в этих местах, а затем к отрыву подающих гидроцилиндров и, соответственно, невозможности осуществлять дальнейшее перемещение комплекса.

Дополнительным недостатком рассматриваемого комплекса является конструкция опорной рамы, которая не позволяет осуществлять его перемещения к забою и от забоя на необходимое расстояние, поскольку вертикальные стойки опорной рамы расположены так, что при распоре распорных гидроцилиндров они будут препятствовать перемещению комплекса. Подающие гидроцилиндры прикреплены с одной стороны к распорным гидроцилиндрам, а с другой - к упорам, прикрепленным к опорной раме. При этом расстояние между точкой крепления распорного гидроцилиндра к упору и точкой крепления упора к опорной раме довольно значительное и является плечом, увеличивающим крутящий момент в точке крепления упора к опорной раме, что также будет приводить к его отрыву.

Целью настоящего изобретения является усовершенствование конструкции проходческого взрывонавалочного комплекса для устранения указанных недостатков, т.е. разработка конструкции механизма самопередвижки в совокупности с опорной рамой, обеспечивающей прямолинейное подвигание комплекса к забою и от забоя на необходимое расстояние без отклонений от оси выработки.

Согласно изобретению, поставленная цель достигается тем, что проходческий взрывонавалочный комплекс, включающий приемную клиновую часть с погрузочным модулем, бункер для взрывонавалки с опорной рамой, разгрузочную скребковую часть, насосную станцию, пульт управления, два гидравлических манипулятора с бурильными машинами на портальной тележке, которая перемещается по ставу перегружателя специальным механизмом, предохранительную крепь, перемещающуюся по направляющим на бортах бункера и состоящую из стоек и предохранительных щитов, крепеустановщик для монтажа постоянной крепи, снабжен гидравлическим распорно-подающим направляющим механизмом самопередвижки. Механизм самопередвижки состоит из распорных и подающих гидроцилиндров и направляющей рамки. Направляющая рамка состоит из направляющих боковин, двух поперечных балок, соединяющих боковины и обеспечивающих их параллельное расположение, и четырех распорных гидроцилиндров, жестко соединенных с торцами балок. Внутри направляющей рамки перемещается опорная рама, имеющая в качестве опорных поверхностей две «лыжи» для уменьшения площади контакта с почвой выработки и снижения сопротивления при перемещении комплекса. Направляющие боковины располагаются вдоль «лыж» опорной рамы, что обеспечивает строгую соосность их перемещений друг относительно друга в горизонтальной плоскости. Высота «лыж» опорной рамы доходит до поперечных балок направляющей рамки, которые, при зафиксированной направляющей рамке, не позволяют «лыжам» уйти вверх как в передней, так и в задней части комплекса, что обеспечивает соосность (параллельность) перемещения «лыж» относительно направляющей рамки в вертикальной плоскости. Фиксация направляющей рамки относительно выработки производится при помощи распорных гидроцилиндров, которые упираются в борта выработки расположенными на их концах упорными пятаками, имеющими на наружной поверхности зубья для лучшего сцепления с бортами выработки. Перемещение комплекса к забою и от забоя осуществляется при помощи пяти подающих гидроцилиндров, один конец которых прикреплен к поперечным балкам, а другой конец - к специальным упорным балкам, встроенным в конструкцию опорной рамы и перекрывающим ее на всю ширину, что уменьшает возможность отрыва подающих гидроцилиндров от опорной рамы. Местоположение подающих гидроцилиндров обеспечивает возможность доступа к ним для замены или ремонта. Взаимное расположение направляющей рамки и опорной рамы бункера для взрывонавалки таково, что они могут перемещаться друг относительно друга (соосно) на расстояние хода подающих гидроцилиндров. Для перемещения комплекса к забою направляющая рамка фиксируется путем упора распорных гидроцилиндров в борта выработки, а подающие гидроцилиндры, выдвигаясь, перемещают комплекс. Затем распорные гидроцилиндры складываются. Подающие гидроцилиндры, складываясь, подтягивают к забою направляющую рамку с распорными гидроцилиндрами. Перемещение комплекса от забоя производится аналогично. Таким образом, зафиксированная относительно выработки направляющая рамка не позволяет комплексу изменить направление движения даже при возможной неравномерности хода (скорости выдвижения) подающих гидроцилиндров. Кроме этого, количество подающих гидроцилиндров (пять в предлагаемом варианте вместо двух в прототипе), перемещающих комплекс, существенно сокращает возможность возникновения неравномерности хода и, соответственно, повышенного трения между направляющими боковинами и опорной рамой бункера для взрывонавалки. Передние и задние концы направляющих боковин имеют заостренную клиновидную форму для уменьшения сопротивлений перемещению направляющей рамки, поскольку на пути ее движения высока вероятность ее контакта с кусками разрушенной горной массы. Для исключения возможности деформации (изгиба) направляющих боковин вследствие возможного попадания между ними и «лыжами» опорной рамы кусков горной массы, на концах направляющих боковин предусмотрены захваты, обеспечивающие их надежное прилегание к «лыжам». Вертикальные стойки опорной рамы расположены на таком расстоянии друг от друга, чтобы не препятствовать движению захватов и поперечных балок относительно «лыж» опорной рамы на расстояние хода подающих гидроцилиндров.

Сущность предложения поясняется чертежами, где:

на фиг. 1. представлен общий вид комплекса с распорно-подающим направляющим механизмом самопередвижки (вид сбоку);

на фиг. 2. представлен распорно-подающий направляющий механизм самопередвижки (вид сверху);

на фиг. 3. представлен распорно-подающий направляющий механизм самопередвижки (вид сбоку);

на фиг. 4. представлено положение распорно-подающего направляющего механизма самопередвижки и опорной рамы комплекса в момент окончания перемещения комплекса к забою (аксонометрия);

на фиг. 5. представлено положение распорно-подающего направляющего механизма самопередвижки и опорной рамы комплекса в момент окончания перемещения направляющей рамки к забою (аксонометрия).

Согласно изобретению комплекс состоит из погрузочного модуля 1, бункера для взрывонавалки 2, опорной рамы 3, разгрузочной скребковой части 4, механизма самопередвижки, насосной станции 5, пульта управления 6, гидравлических манипуляторов 7 с бурильными машинами 8 на портальной тележке 9, перемещающейся по ставу клинового перегружателя, предохранительной крепи 10, крепеустановщика 11. Опорная рама 3 снабжена «лыжами» 12, упорными балками 13 и вертикальными стойками 14. Механизм самопередвижки состоит из распорных гидроцилиндров 15 с упорными пятаками 16, подающих гидроцилиндров 17 и направляющей рамки, в состав которой входят поперечные балки 18 и направляющие боковины 19 с захватами 20.

Управление механизмом самопередвижки осуществляется с пульта управления 6 комплексом.

Порядок работы проходческого взрывонавалочного комплекса.

Перед началом взрывных работ комплекс располагается у груди забоя. Манипуляторы 7 с бурильными машинами 8 отводятся в хвостовую часть бункера для взрывонавалки 2. Предохранительная крепь 10 также перемещается в хвостовую часть бункера для взрывонавалки 2 и располагается над бурильными машинами 8, защищая их от разлетающихся кусков горной массы при взрыве. После взрывания шпуров и проветривания выработки начинается выгрузка основной части штабеля клиновым перетружателем на разгрузочную скребковую часть 4. Горная масса, попавшая на борта бункера для взрывонавалки 2, при помощи гидроцилиндров бортов бункера и самотеком ссыпается на клиновой перегружатель и также подается на скребковую часть 4. Перед началом подъема бортов бункера для взрывонавалки 2, поднимают переднюю секцию предохранительной крепи. По мере выгрузки штабеля производится подвигание комплекса к груди забоя на расстояние шага между рядами анкерной крепи, который соответствует величине хода подающих гидроцилиндров 17. Подвигание осуществляется посредством механизма самопередвижки. Для этого распорные гидроцилиндры 15 выдвигаются, упираются пятаками 16 в борта выработки с усилием, необходимым для надежной фиксации направляющей рамки. Подающие гидроцилиндры 17, выдвигаясь, упираются в упорные балки 13 опорной рамы 3 и перемещают комплекс по траектории, ограниченной направляющими боковинами 19 с захватами 20 в горизонтальной плоскости и поперечными балками 18 в вертикальной плоскости, исключая тем самым возможность «всплывания» или «зарывания» комплекса. Далее при помощи крепеустановщика 11 производят крепление выработки постоянной крепью (металлической сеткой с подхватом). Затем снова перемещают комплекс к забою посредством механизма самопередвижки на расстояние шага между рядами анкерной крепи. При этом оставшаяся часть штабеля попадает на погрузочный модуль 1 и транспортируется на скребковую часть 4. По окончании выгрузки всего объема горной массы, манипуляторы 7 с бурильными машинами 8 под защитой предохранительной крепи 10 перемещаются по ставу перегружателя к забою для бурения шпуров под анкеры, а затем по забою. В это время при помощи крепеустановщика 11 производят крепление данного участка выработки постоянной крепью. После обуривания забоя и крепления выработки, во время заряжания шпуров крепеустановщик 11 оснащается комплектом крепежных материалов для нового проходческого цикла. Затем цикл работ повторяется.

Литература

1. Хазанович Г.Ш., Ляшенко Ю.М., Никитин Е.В., Корниченко А.С. Взрывонавалочный проходческий комплекс с клиноскребковым перегружателем и буровой установкой (ПКВН-04) / Изв. Вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. Спец. выпуск «Проблемы горной электромеханики». - 2005. - С. 58-62.

2. Хазанович, Г.Ш., Воронова Э.Ю. Конструктивные особенности и основные параметры агрегатированного взрывонавалочного проходческого комплекса / Горное оборудование и электромеханика. - 2013. - №4. - С. 9-16.

Использование относится к области горного дела, в частности к проходческому взрывонавалочному комплексу. Комплекс включает приемную клиновую часть с погрузочным модулем, бункер для взрывонавалки с опорной рамой, разгрузочную скребковую часть, механизм самопередвижки, насосную станцию, пульт управления, а также гидравлические манипуляторы с бурильными машинами на портальной тележке, перемещающейся по ставу перегружателя, предохранительную крепь, состоящую из стоек и предохранительных щитов и перемещающуюся по направляющим на бортах бункера с помощью ходовых кареток, крепеустановщик. Опорная рама снабжена двумя «лыжами», двумя упорными балками, а также вертикальными стойками, взаимное расположение которых обеспечивает беспрепятственную работу механизма самопередвижки. Механизм самопередвижки состоит из направляющей рамки, четырех распорных гидроцилиндров и пяти подающих гидроцилиндров. В состав направляющей рамки входят две поперечные балки, расположенные перпендикулярно оси комплекса, и две прикрепленные к ним направляющие боковины, расположенные параллельно оси комплекса, с четырьмя захватами на концах, обеспечивающими прилегание направляющих боковин к «лыжам». Распорные гидроцилиндры закреплены на торцах поперечных балок и осуществляют распор в борта выработки для фиксации направляющей рамки. Подающие гидроцилиндры, закрепленные одним концом к поперечным балкам, а другим к упорным балкам опорной рамы бункера для взрывонавалки, осуществляют перемещение проходческого взрывонавалочного комплекса к забою и от забоя. Технический результат заключается в обеспечении прямолинейности перемещения комплекса к забою и от забоя на необходимое расстояние без отклонений от оси выработки. 5 ил.

Проходческий взрывонавалочный комплекс, включающий приемную клиновую часть с погрузочным модулем, бункер для взрывонавалки с опорной рамой, разгрузочную скребковую часть, механизм самопередвижки, насосную станцию, пульт управления, гидравлические манипуляторы с бурильными машинами на портальной тележке, перемещающейся по ставу перегружателя, предохранительную крепь, состоящую из стоек и предохранительных щитов и перемещающуюся по направляющим на бортах бункера с помощью ходовых кареток, крепеустановщик, отличающийся тем, что опорная рама снабжена двумя «лыжами», двумя упорными балками, а также вертикальными стойками, взаимное расположение которых обеспечивает беспрепятственное перемещение механизма самопередвижки, состоящего из направляющей рамки, в состав которой входят две поперечные балки, расположенные перпендикулярно оси комплекса, и две прикрепленные к ним направляющие боковины, расположенные параллельно оси комплекса, с четырьмя захватами на концах, обеспечивающими прилегание направляющих боковин к «лыжам», четырех распорных гидроцилиндров, закрепленных на торцах поперечных балок и осуществляющих распор в борта выработки для фиксации направляющей рамки, и пяти подающих гидроцилиндров, закрепленных одним концом к поперечным балкам, а другим к упорным балкам опорной рамы бункера для взрывонавалки и перемещающих проходческий взрывонавалочный комплекс к забою и от забоя.