ПРОХОДЧЕСКО-ОЧИСТНОЙ КОМБАЙН Российский патент 2021 года по МПК E21C27/00 E21C27/24 E21D9/10 

Изобретение относится к горному делу, а именно к проходческо-очистным комбайнам, и может быть использовано для проведения горных выработок арочной формы с одновременным бурением шпуров дегазационных, технологических и для установки анкерной крепи, в кровле и стенке выработок.

Известен проходческо-очистной комбайн, включающий исполнительный орган, гусеничную ходовую часть, конвейер, бермовый орган, гидрооборудование, электрооборудование и бурильную установку, обеспечивающую одновременно с процессом отбойки бурение шпуров в кровле горной выработки [1] (прототип). Недостатком известного комбайна является невозможность бурения шпуров в стенке горной выработки. Кроме того, существующая бурильная установка недостаточно надежна.

Технической задачей изобретения является обеспечение возможности бурения шпуров в кровле и стенке горной выработки в процессе ее проходки комбайном при высокой технологичности и надежности бурильных установок.

Поставленная задача достигается тем, что проходческо-очистной комбайн, включает исполнительный орган, гусеничную ходовую часть, конвейер, бермовый орган, гидрооборудование, электрооборудование и бурильную установку (7), предназначнную для бурения шпуров в кровле горной выработки, при этом включает бурильную установку (8), предназначенную для бурения шпуров в стенке горной выработки, закрепленную на конструкционных элементах комбайна, предпочтительно на конвейере, горизонтально и поперек продольной оси комбайна, содержащую станину (11), податчик (12), гидроцилиндр (13) перемещения податчика и вращатель (14) буровой штанги с гидромотором (15), при этом податчик состоит из рамы (17), выполненной в виде коробки сварной конструкции, в которой установлены две звездочки, соединенные огибающей их бесконечной роликовой цепью, одна из которых закреплена на оси гидромотора (21) привода цепи, закрепленного на раме податчика, а вторая закреплена на оси, жестко закрепленной в ползуне винтового натяжного устройства, который выполнен с возможностью линейного перемещения вдоль рамы (17) податчика, при этом цепь шарнирно соединена с кареткой, на которой установлен вращатель (14) буровой штанги, представляющий собой соосный с валом гидромотора (15) шпиндель на подшипниковых опорах, заключенный в корпусе на котором также закреплен гидромотор (15), а каретка выполнена с возможностью продольного перемещения по направляющим рамы (17) при движении цепи, а на раме (17) закреплен люнет буровой штанги, представляющий собой соосную со шпинделем втулку, закрепленную в корпусе, при этом рама (17) установлена в направляющих станины с возможностью продольного перемещения при движении штока гидроцилиндра, шарнирно закрепленного одним концом на станине, а другим - на раме (17).

Частным случаем конструктивного исполнения комбайна является то, что бурильная установка (7), предназначенная для бурения шпуров в кровле горной выработки, закреплена с помощью кронштейна (34) на конструкционных элементах комбайна, предпочтительно на платформе исполнительного органа, и содержит поворотную станину (35), два гидроцилиндра (36) поворота станины, податчик (37), гидроцилиндр (38) перемещения податчика и вращатель (39) буровой штанги с гидромотором (40), при этом конструкция податчика (37) и вращателя (39) буровой штанги с гидромотором (40) аналогична конструкции податчика (12) и вращателя (14) буровой штанги с гидромотором (15) бурильной установки (8), предназначенной для бурения шпуров в стенке горной выработки, а рама податчика (37) установлена в направляющих поворотной станины (35) с возможностью продольного перемещения при движении штока гидроцилиндра (36), шарнирно закрепленного одним концом на поворотной станине (35), а другим - на раме податчика (37), при этом поворотная станина (35) закреплена на кронштейне (34) с помощью двух шарнирных соединений с возможностью поворота вокруг них при движении штоков гидроцилиндров (36), каждый из которых шарнирно закреплен одним концом на кронштейне (34), а другим - на поворотной станине (35) параллельно друг другу.

Частным случаем конструктивного исполнения комбайна является то, что винтовое натяжное устройство включает кроме ползуна, соосные с ним направляющий стакан (24), жестко закрепленный в раме (17), открытый со стороны ползуна, подвижный стакан (25) с внутренней резьбой, размещенный в упомянутом направляющем стакане (24) с возможностью линейного перемещения вдоль рамы (17), дно которого жестко соединено с ползуном, в который вкручен натяжной винт, упирающийся в постоянно сжатую пружину, размещенную внутри подвижного стакана (25), при этом в стенке направляющего стакана (24) и в раме (17) податчика выполнены окна, а в головке натяжного винта - сквозные радиальные отверстия, приспособленные для введения в них рукояти, выполненной в виде штыря, предназначенной для вращения натяжного винта.

Частным случаем конструктивного исполнения комбайна является то, что на каждой раме податчиков (12, 37) с внешней стороны комбайна жестко закреплены по меньшей мере два заостренных штыря, предназначенные для фиксации положения податчиков при их выдвижении до упора в горный массив.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид комбайна; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - бурильная установка (), предназначенная для бурения шпуров в стенке горной выработки; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - бурильная установка (), предназначенная для бурения шпуров в кровле горной выработки; на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 3; на фиг. 8 - вид Д на фиг. 6.

Проходческо-очистной комбайн включает исполнительный орган 1, гусеничную ходовую часть 2, конвейер 3, бермовый орган 4, гидрооборудование 5, электрооборудование 6, бурильную установку 7, предназначнную для бурения шпуров в кровле горной выработки, бурильную установку 8, предназначенную для бурения шпуров в стенке горной выработки.

Бурильная установка 8 закреплена с помощью кронштейна 9 и стоек 10 на конструкционных элементах комбайна (на конвейере 3) и включает: станину 11, податчик 12, гидроцилиндр 13 перемещения податчика, вращатель 14 буровой штанги с гидромотором 15, установленный на каретке 16. Податчик 12 состоит из рамы 17, выполненной в виде коробки сварной конструкции, в которой установлены звездочки 18 и 19 и огибающая их бесконечная роликовая цепь 20. Звездочка 18 закреплена на оси гидромотора 21 подачи каретки 16, установленного на раме 17 податчика 12. Звездочка 19 закреплена на оси, жестко закрепленной в ползуне 22 винтового механизма 23 натяжения цепи с возможностью линейного перемещения вдоль рамы 17. Винтовой механизм 23 натяжения цепи кроме ползуна 22 включает неподвижный стакан 24, подвижный стакан 25, натяжной винт 26, пружину 27. Цепь 20 соединена с кареткой 16 с помощью валика 28, размещенного во втулке звена цепи 20 и в ответных отверстиях проушин каретки 16. Каретка 16 выполнена с возможностью продольного перемещения по направляющим рамы 17 при движении цепи 20. Вращатель 14 буровой штанги представляет собой соосный с валом гидромотора 15 шпиндель 29 на подшипниковых опорах, заключенный в корпусе 30 на котором также закреплен гидромотор 15. На раме 17 закреплен люнет 31 буровой штанги, представляющий собой соосную со шпинделем 29 втулку 32, закрепленную в корпусе 33. Рама 17 установлена в направляющих станины 11 с возможностью продольного перемещения при движении штока гидроцилиндра 13, шарнирно закрепленного одним концом на станине 11, а другим - на раме 17.

Бурильная установка 7 закреплена с помощью кронштейна 34 на конструкционных элементах комбайна (на платформе исполнительного органа 1) и содержит поворотную станину 35, два гидроцилиндра 36 поворота станины 35, податчик 37, гидроцилиндр 38 перемещения податчика 37 и вращатель 39 буровой штанги с гидромотором 40. Конструкция податчика 37 и вращателя 39 аналогична конструкции податчика 12 и вращателя 14 бурильной установки 8. Рама податчика 37 установлена в направляющих поворотной станины 35 с возможностью продольного перемещения при движении штока гидроцилиндра 38, шарнирно закрепленного одним концом на поворотной станине 35, а другим - на раме податчика 37, при этом поворотная станина 35 закреплена на кронштейне 34 с помощью двух шарнирных соединений 41 с возможностью поворота вокруг них при движении штоков параллельно расположенных гидроцилиндров 36, каждый из которых шарнирно закреплен одним концом на кронштейне 34, а другим -на поворотной станине 35. При этом гидроцилиндры 36 закреплены параллельно друг другу и симметрично относительно оси податчика 37.

На рамах податчиков 12 и 37 закреплены по два заостренных штыря 42, предназначенные для фиксации положения податчиков в горном массиве.

Предлагаемый проходческо-очистной комбайн работает следующим образом.

Исполнительным органом 1 в горном массиве отбивают руду, образуя нишу цилиндрической формы. Бермовым органом 4 отбивают руду возле почвы напротив гусениц ходовой части 2, переформируя цилиндрическую форму ниши в арочную. Подачей для выполнения указанных операций является рабочее движение комбайна на забой гусеничной ходовой частью 2. Отбитая руда погружается на конвейер 3, транспортируется им и перегружается на следующее за комбайном транспортирующее средство. Управление механизмами комбайна осуществляется с помощью электрооборудования 6 и гидрооборудования 5. В процессе ведения проходческо-очистных работ, в соответствие с планом горных работ, в кровле горной выработки с помощью бурильной установки 7 осуществляется бурение шпуров - дегазационных и для установки анкерной крепи, а в стенке выработки, слева по ходу комбайна, с помощью бурильной установки 8 осуществляется бурение технологических шпуров, предназначенных для установки в них элементов крепления воздуховодов или кабелей. При этом работа бурильных установок 7 и 8 осуществляется при остановленном комбайне.

Бурение шпуров с помощью бурильной установки 8 осуществляется в следующем порядке. При включенном гидромоторе 21 с использованием цепной передачи, включающей приводную звездочку 18, натяжную звездочку 19 и цепь 20, каретка 16 с вращателем 14 перемещаются в исходное положение максимально близко к гидромотору 21. В шпинделе 29 закрепляется буровая штанга со сверлом. Включается гидромотор 15, в результате чего приводится во вращение буровая штанга со сверлом. Путем выдвижения штока гидроцилиндра 13 выдвигается податчик 12 до упора штырей 42 в горный массив стенки выработки. При этом, за счет внедрения заостренных штырей 42 в горную породу, происходит надежная фиксация положения податчика 12. С помощью цепной передачи осуществляется подача вращателя 14 с буровой штангой и сверлом в сторону горного массива и, соответственно, сверление шпура в стенке выработки. По окончании сверления шпура вращатель 14 с буровой штангой и сверлом возвращается в исходное положение. Податчик 12 возвращается в исходное положение путем втягивания штока гидроцилиндра 13.

Натяжение цепи 20 регулируется с помощью натяжного устройства 23 в следующем порядке. Для увеличения натяжения цепи 20 через окно в стенке неподвижного стакана 24 в одно из отверстий головки натяжного винта 26 вставляется рукоять, с помощью которой выкручивается из стакана 25 на необходимое число витков винт 26. При этом винт 26 под действием усилия натяжения цепи 20 головкой постоянно упирается в дно стакана 24 и толкает подвижный стакан 25 вместе с ползуном 22. Соответственно перемещается и звездочка 19, ось которой закреплена в ползуне 22, натягивая цепь 20. Для уменьшения натяжения цепи 20 винт 26 вкручивается вглубь стакана 25 на необходимое число витков. При этом перемещается стакан 25 вместе с ползуном 22, ослабляя натяжение цепи 20. Наличие постоянно сжатой пружины 27, создающей силовой подпор на резьбовое соединение стакана 25 и винта 26, позволяет предотвратить самопроизвольное проворачивание винта 26.

Бурение шпуров с помощью бурильной установки 7 осуществляется в следующем порядке. При втянутых штоках гидроцилиндров 36 и 38 бурильная установка 7 находится в исходном транспортном положении. Для приведения ее в рабочее положение выдвигаются штоки гидроцилиндров 36. При этом происходит поворот станины 35 с податчиком 37 вокруг шарнирных соединений 41 в положение близкое к вертикальному. Далее производится процесс бурения шпура в кровле горной выработки полностью аналогичный процессу бурения шпура, описанному выше для бурильной установки 8.

Предлагаемое изобретение было реализовано в ЗАО «Солигорский Институт проблем ресурсосбережения с Опытным производством» при изготовлении проходческо-очистного комбайна с планетарно-дисковым трехлучевым исполнительным органом. Промышленные испытания комбайна подтвердили технологичность и высокую надежность бурильных установок.

Таким образом, предлагаемая конструкция проходческо-очистного комбайна обеспечивает возможность бурения шпуров в кровле и стенке горной выработки одновременно с процессом ее проходки, а также технологичность и надежность бурильных установок.

Источники

1. Семенов В.В. и др. Проходческо-очистные комбайны «Урал» для добычи калийной руды и каменной соли / Горное оборудование и электромеханика. - №8. - 2008. С. 17-20.

Изобретение относится к горному делу, а именно к проходческо-очистным комбайнам, и может быть использовано для проведения горных выработок с одновременным бурением в кровле и стенке выработок шпуров дегазационных, технологических и для установки анкерной крепи. Технический результат - обеспечение возможности бурения шпуров в кровле и стенке горной выработки одновременно с процессом ее проходки. Комбайн, включает исполнительный орган, гусеничную ходовую часть, конвейер, бермовый орган, гидрооборудование, электрооборудование, бурильную установку, предназначенную для бурения шпуров в кровле горной выработки, бурильную установку, предназначенную для бурения шпуров в стенке горной выработки. Каждая бурильная установка содержит станину, податчик, гидроцилиндр перемещения податчика и вращатель буровой штанги с гидромотором. При этом податчик содержит цепной привод с натяжным устройством и гидромотором, обеспечивающий линейное перемещение вращателя в направляющих рамах податчика. При этом податчик установлен на станине с возможностью линейного перемещения в ее направляющих при движении штока гидроцилиндра, шарнирно закрепленного на станине и раме податчика. На рамах податчиков с внешней стороны комбайна жестко закреплены по меньшей мере по два заостренных штыря, предназначенные для фиксации положения податчиков при их выдвижении до упора в горный массив. Станина податчика бурильной установки шарнирно закреплена на кронштейне крепления указанной бурильной установки с возможностью поворота вокруг шарниров при движении штоков двух гидроцилиндров, шарнирно закрепленных на кронштейне и станине, при этом при втянутых штоках бурильная установка находится в транспортном положении, а при выдвинутых - в рабочем. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Проходческо-очистной комбайн, включающий исполнительный орган, гусеничную ходовую часть, конвейер, бермовый орган, гидрооборудование, электрооборудование и бурильную установку (7), предназначнную для бурения шпуров в кровле горной выработки, отличающийся тем, что включает бурильную установку (8), предназначенную для бурения шпуров в стенке горной выработки, закрепленную на конструкционных элементах комбайна, предпочтительно на конвейере, горизонтально и поперек продольной оси комбайна, содержащую станину (11), податчик (12), гидроцилиндр (13) перемещения податчика и вращатель (14) буровой штанги с гидромотором (15), при этом податчик состоит из рамы (17), выполненной в виде коробки сварной конструкции, в которой установлены две звездочки, соединенные огибающей их бесконечной роликовой цепью, одна из которых закреплена на оси гидромотора (21) привода цепи, закрепленного на раме податчика, а вторая закреплена на оси, жестко закрепленной в ползуне винтового натяжного устройства, который выполнен с возможностью линейного перемещения вдоль рамы (17) податчика, при этом цепь шарнирно соединена с кареткой, на которой установлен вращатель (14) буровой штанги, представляющий собой соосный с валом гидромотора (15) шпиндель на подшипниковых опорах, заключенный в корпусе, на котором также закреплен гидромотор (15), а каретка выполнена с возможностью продольного перемещения по направляющим рамы (17) при движении цепи, а на раме (17) закреплен люнет буровой штанги, представляющий собой соосную со шпинделем втулку, закрепленную в корпусе, при этом рама (17) установлена в направляющих станины с возможностью продольного перемещения при движении штока гидроцилиндра, шарнирно закрепленного одним концом на станине, а другим - на раме (17).

2. Проходческо-очистной комбайн по п. 1, отличающийся тем, что бурильная установка (7), предназначенная для бурения шпуров в кровле горной выработки, закреплена с помощью кронштейна (34) на конструкционных элементах комбайна, предпочтительно на платформе исполнительного органа, и содержит поворотную станину (35), два гидроцилиндра (36) поворота станины, податчик (37), гидроцилиндр (38) перемещения податчика и вращатель (39) буровой штанги с гидромотором (40), при этом конструкция податчика (37) и вращателя (39) буровой штанги с гидромотором (40) аналогична конструкции податчика (12) и вращателя (14) буровой штанги с гидромотором (15) бурильной установки (8), предназначенной для бурения шпуров в стенке горной выработки, а рама податчика (37) установлена в направляющих поворотной станины (35) с возможностью продольного перемещения при движении штока гидроцилиндра (36), шарнирно закрепленного одним концом на поворотной станине (35), а другим - на раме податчика (37), при этом поворотная станина (35) закреплена на кронштейне (34) с помощью двух шарнирных соединений с возможностью поворота вокруг них при движении штоков гидроцилиндров (36), каждый из которых шарнирно закреплен одним концом на кронштейне (34), а другим - на поворотной станине (35) параллельно друг другу.

3. Проходческо-очистной комбайн по п. 1, отличающийся тем, что винтовое натяжное устройство включает, кроме ползуна, соосные с ним направляющий стакан (24), жестко закрепленный в раме (17), открытый со стороны ползуна, подвижный стакан (25) с внутренней резьбой, размещенный в упомянутом направляющем стакане (24) с возможностью линейного перемещения вдоль рамы (17), дно которого жестко соединено с ползуном, в который вкручен натяжной винт, упирающийся в постоянно сжатую пружину, размещенную внутри подвижного стакана (25), при этом в стенке направляющего стакана (24) и в раме (17) податчика выполнены окна, а в головке натяжного винта - сквозные радиальные отверстия, приспособленные для введения в них рукояти, выполненной в виде штыря, предназначенной для вращения натяжного винта.

4. Проходческо-очистной комбайн по п. 1, отличающийся тем, что на каждой раме податчиков (12, 37) с внешней стороны комбайна жестко закреплены по меньшей мере два заостренных штыря, предназначенные для фиксации положения податчиков при их выдвижении до упора в горный массив.